高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第二节 磁感应强度教课内容ppt课件

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必备知识·自主预习储备
知识点二　匀强磁场1．特点：匀强磁场中各个点的磁感应强度大小____、方向____。2．匀强磁场的磁感线：用一些间隔____的____直线表示。知识点三　磁通量1．定义：匀强磁场中____________和与____________的平面面积S的乘积，即Φ＝BS。2．单位：国际单位是____，简称韦，符号是Wb，1Wb＝________。
提醒　磁通量是标量，但有正负，正、负号表示磁感线穿过同一个面的方向不同。
关键能力·情境探究达成
考点1　对磁感应强度的理解
考点2　磁通量的理解与计算
图甲中异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，图乙中一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以电流，导线就会移动；图丙中两条通过同向电流的导线相互吸引，通过反向电流的导线相互排斥，这些相互作用是怎样实现的？
甲　　　　　乙　　　　　丙
[提示]　磁体的周围和电流的周围都存在着磁场，磁体和磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。
2．方向：磁感应强度B是一个矢量，某点磁感应强度的方向不是放在该处的通电导线的受力方向。它的方向可以有以下几种表述方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针静止时S极所指的反方向。(2)小磁针N极受力的方向(不论小磁针是否静止)，或S极受力的反方向。(3)磁感应强度的方向就是该点的磁场方向。
3．大小：磁场在某位置的磁感应强度的大小与方向是客观存在的，与通过导线的电流大小、导线的长短无关。即不放入载流导线，磁场也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。
[跟进训练]1．有一小段通电直导线，长为1cm，通过的电流为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度(　　)A．B＝2T　　　　　B．B≤2TC．B≥2TD．以上情况都有可能
考点2　磁通量的理解与计算1．对磁通量Φ的进一步分析(1)磁通量是标量，但有正负。当磁感线从某一平面穿入时，若规定磁通量为正值，则穿出此平面时为负值。(2)磁通量是表示穿过某平面的磁感线条数的多少，在今后的应用中往往根据穿过平面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小。(3)B是匀强磁场的磁感应强度，S为某一平面的面积，α为S与垂直于B的平面的夹角，则当α＝0°时，Φmax＝BS；当α＝90°时，Φ＝0；当0°＜α＜90°时，有Φ＝BScsα。
2．磁通量的变化量ΔΦ磁通量的变化等于末状态的磁通量减去初状态的磁通量的绝对值。磁通量的变化一般有三种情况(S为平面在垂直磁场方向的投影面积)：(1)B不变，S变化，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B·ΔS|。(2)B变化，S不变，则ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|ΔB·S|。(3)当B和S同时变化时，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
(1)在B0减为0.4T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？(计算结果保留四位有效数字)(2)原磁场情况下，在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？(计算结果保留两位有效数字)思路点拨：(1)磁通量的计算要注意公式Φ＝B·S中各符号的意义。(2)磁通量变化的计算可用公式ΔΦ＝|Φ2－Φ1|。
[解析]　(1)A线圈半径为1.0cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0cm，大于圆形磁场区域的半径，故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等。设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A、B，磁通量的改变量ΔΦA＝ΔΦB＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10-2)2Wb＝1.256×10-4Wb。
(2)题图中线圈平面与磁场方向垂直，即磁场方向与线圈平面之间夹角为θ1＝90°，当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为θ2＝60°。对线圈C：Φ′1＝B0πr2sinθ1，Φ′2＝B0πr2sinθ2，磁通量的改变量ΔΦ＝|Φ′2－Φ′1|＝B0πr2(sin90°－sin60°)＝0.8×3.14×(5×10-3)2×(1－0.866)Wb≈8.4×10-6Wb。[答案]　(1)均为1.256×10-4Wb　(2)8.4×10-6Wb
磁通量Φ＝BS的计算要注意以下两点(1)S是指闭合回路中的有效面积。如图所示。若闭合回路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1＞S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，则穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。
(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响，同理，磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|也不受线圈匝数的影响。所以，直接用公式时，不必考虑线圈匝数n。
[跟进训练]2．关于磁通量，下列说法正确的是(　　)A．磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大B．放在某处的一个平面，穿过它的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零C．磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而引起的D．磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变
C　[磁通量的大小与磁感应强度的大小、面积的大小以及磁场和平面的夹角有关，所以A、B、D错误，C正确。]
3．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)A．ΔΦ1>ΔΦ2　　　　B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2D．无法确定
C　[设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为Φ1，平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为Φ2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处要强，故Φ1>Φ2。将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C。]
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)下列说法正确的是(　　)A．通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零B．空间某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C．凡是磁感应强度大小处处相等的磁场就是匀强磁场D．磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零
BD　[磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B项正确；磁感应强度为零，放在该处的某平面无磁感线穿过，故D项正确；若某平面无磁感线穿过，可能磁场很强，只是平面平行于磁场放置而导致磁感线穿过该平面的条数为零，所以A项错误；磁感应强度是矢量，既有大小又有方向，只有磁感应强度大小和方向处处相同的磁场才是匀强磁场，C项错误。]
4．(新情境题，以“电流天平”为背景，考查磁感应强度的计算)如图甲所示是实验室里用来测量磁感应强度的仪器——电流天平，图乙是电流天平的原理，利用该装置测得的数据记录如方框内所示。请你算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小。
CD段导线长度：4×10-2m天平平衡时钩码重力：4×10-5N通过导线的电流I：0.5A