人教版 (2019)必修 第三册电磁感应现象及应用学案

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一、磁感应强度 匀强磁场
1．电场强度E的大小是通过试探电荷受力定义的，E＝eq \f(F,q)。能否用类似的方法，测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
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2.在利用如图所示装置进行“探究影响通电导线受力的因素”的实验时，我们更换磁性强弱不同的磁体，按实验步骤完成以下实验探究：
保持I与l不变，按磁性从弱到强更换磁体，观察悬线摆动的角度变化，发现磁体磁性越强，悬线摆动的角度越大，表示通电导线受的力越________，力F与Il的比值越________，即B＝eq \f(F,Il)越______，这表示B能反映磁场的__________。
1．磁感应强度
(1)电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的________与________________的乘积________叫作电流元。
(2)定义：在磁场中________磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和长度l的乘积Il的比值叫磁感应强度。
(3)定义式：B＝________。
(4)磁感应强度在国际单位制中的单位是________，简称特，符号为________。
1 T＝1 N/(A·m)。
(5)磁感应强度是矢量，既有大小又有方向。方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向，叠加遵循________________。
2．匀强磁场
(1)定义：如果磁场中各点的磁感应强度的________________________，这个磁场叫作匀强磁场。
(2)产生方法：
①距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场(除边缘部分外)。
②通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)。
③相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
(3)匀强磁场的磁感线：一些间隔________的________直线，如图所示。
例1 (2023·广东省广州市玉岩中学高二期末)关于磁感应强度，下列说法中正确的是( )
A．磁感应强度的方向，就是小磁针N极所受磁场力的方向
B．由B＝eq \f(F,IL)知，B与F成正比，与IL成反比
C．由B＝eq \f(F,IL)知，一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
D．若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为eq \f(F,IL)
1．在定义式B＝eq \f(F,Il)中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关，导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力一般不相同。
2．B的大小与F、I、l无关。通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是由于电流方向与B的方向在一条直线上。
例2 关于磁感应强度B、电流I、导线长L和导线所受磁场力F的关系，下列说法正确的是( )
A．在B＝0的地方，F一定等于0
B．在F＝0的地方，B一定等于0
C．若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 N
D．若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T
二、磁感应强度矢量的叠加
磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和。磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则。
例3 (2023·铜仁市高二期中)如图，两根平行长直导线相距2L，通有大小相等、方向相同的恒定电流；a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为eq \f(L,2)、L和3L。关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是( )
A．a处的磁感应强度大小比c处的小
B．b、c两处的磁感应强度大小相等
C．a、c两处的磁感应强度方向相同
D．b处的磁感应强度为零
例4 (2023·绵阳市高二期末)如图所示，三根相互平行的水平长直导线通有大小相等且方向相同的电流I，其中P、Q、R为导线上三个点，三点连成的平面与导线垂直，O为PQ连线的中点，且QR＝PR＝PQ。则下列判断正确的是( )
A．P点和Q点的磁感应强度大小相同，方向不同
B．P点和Q点的磁感应强度大小不同，方向相同
C．R点的磁感应强度沿QR方向
D．O点的磁感应强度为零
磁场叠加问题的解题思路
(1)应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度的方向(过该点磁感线的切线方向，即与点和导线的连线垂直)。
(2)根据平行四边形定则，利用合成法或正交分解法进行合成，求得合磁感应强度。
三、磁通量
1．定义：匀强磁场中________________和与磁场方向________的平面面积S的乘积。即Φ＝BS。
2.拓展：磁感应强度B与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的________________与磁感应强度B的乘积表示磁通量。Φ＝BS′＝BScs θ，如图所示。
3．单位：国际单位是________，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝________。
4．引申：B＝eq \f(Φ,S)，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。
5．磁通量的正、负
(1)磁通量是标量，但有正、负。当磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时磁通量为负值。
(2)若沿相反方向的磁感线穿过同一平面，且正向磁通量为Φ，反向磁通量为Φ′，则穿过该平面的磁通量Φ总＝Φ－|Φ′|。
例5 (2023·上海市高二期中)如图所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝eq \f(4,5)，线框面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为( )
A．BS B.eq \f(4BS,5) C.eq \f(3BS,5) D.eq \f(3BS,4)
例6 (2024·哈尔滨市高二期中)如图，匀强磁场的磁感应强度B为0.2 T，方向沿z轴的正方向，且线段MN、DC相等，长度为0.4 m，线段NC、EF、MD、NE、CF相等，长度为0.3 m，通过面积SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3，下列说法正确的是( )
A．Φ1＝0.024 Wb B．Φ2＝0.018 Wb
C．Φ3＝0.03 Wb D．Φ3＝0