人教版 (新课标)选修32 磁感应强度学案

2　磁感应强度

1．物理意义：磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量．

2．方向：小磁针北极所受力的方向或小磁针静止时北极的指向，简称磁场方向．

3．标矢性：磁感应强度是矢量．

1．与电场强度相似，磁场强度是表示磁场的强弱和方向的物理量．(×)

2．磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向．(×)

3．小磁针的N极和S极所受磁场力的方向是相反的．(√)

磁场对通电导体也有力的作用，该力的方向是否为磁场方向？

【提示】　不是磁感应强度方向，二者垂直．

如图3­2­1所示，图甲中A、B两点处于正点电荷Q所形成的电场中，图乙中的C、D两点处于条形磁铁轴线上．

图3­2­1

探讨1：正检验电荷放在A处，负检验电荷放在B处所受的电场力的方向与该处电场方向的关系如何？

【提示】　相同、相反．

探讨2：在C处放置的小磁针N极的指向沿什么方向？此处磁感应强度的方向沿什么方向？

【提示】　小磁针N极指向沿轴线向左，磁感应强度的方向沿轴线向左．

探讨3：在D处放置的小磁针S极的指向沿什么方向？此处磁感应强度的方向沿什么方向？

【提示】　小磁针S极指向沿轴线向右，此处磁感应强度的方向沿轴线向左．

磁场的方向的几种表述方式

小磁针在磁场中静止时所受合力为零，即N极与S极所受磁场力平衡．所以磁场方向应描述为小磁针N极受力方向或静止时N极所指的方向，而不能说成是小磁针的受力方向．磁场的方向可有以下四种表达方式：

(1)小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向．

(2)小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向．

(3)磁场的方向就是磁感应强度B的方向．

(4)磁感线的切线方向(下节学习)．

1．下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是(　　)

A．电场强度的方向与电荷所受电场力的方向相同

B．电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同

C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同

D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同

【解析】　电场强度的方向就是正电荷受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向，故只有A项错误．

【答案】　A

2．(多选)如图3­2­2所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平行放置．当导线中通入如图所示电流I时，发现小磁针的N极向里转动，S极向外转动，停留在与纸面垂直的位置上．这一现象说明(　　)

【导学号：34522037】

图3­2­2

A．小磁针检测到了电流的磁场

B．小磁针处磁场方向垂直纸面向里

C．小磁针处磁场方向垂直纸面向外

D．若把小磁针移走，该处就没有磁场了

【解析】　小磁针可以检验磁场的存在，当导线中通入电流时，在导线的周围就产生了磁场．在小磁针位置处的磁场方向为N极的受力方向，即垂直纸面向里，故A、B正确，C错误；电流的磁场是客观存在的特殊物质，不会随小磁针的移走而消失，只要导线中有电流存在，磁场就会存在，故D不正确．

【答案】　AB

1磁感应强度的方向是小磁针静止时N极的指向.

2磁场中不同位置的磁感应强度的方向一般不同，描述时一定要指明是哪一点的磁场方向.

1．电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积．

2．影响通电导线在磁场中受力大小的因素：通电导线与磁场方向垂直时：

(1)导线受力既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比．

(2)同样的I、L，在不同的磁场中，或在非匀强磁场的不同位置，导线受力一般不同(A.不同　B．相同)．

3．磁感应强度的大小

(1)大小：等于一个电流元垂直放入磁场中的某点，电流元受到的磁场力F与电流元IL的比值，B＝.

(2)单位：特斯拉，简称特，符号是T,1 T＝1.

1．磁感应强度B＝与电场强度E＝都是用比值定义法定义的．(√)

2．电流为I，长度为L的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F＝ILB.(×)

3．磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通电导线也无关．(√)

4．公式B＝适用于任何磁场．(√)

“一个电流元垂直放入磁场中的某点，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比．”这种说法是否正确，为什么？

【提示】　这种说法不正确．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化．

如图3­2­3所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，一长直导线悬挂在磁铁的两极间．

图3­2­3

探讨1：磁极间的磁场沿什么方向？图中导线放置的方向与磁场方向存在怎样的方向关系？

【提示】　竖直向上、垂直．

探讨2：在研究导线所受的磁场力F与导线长度L的关系时，保持导线中通过的电流I不变，这是采用了什么研究方法？

【提示】　控制变量法．

探讨3：当增大导线中的电流I时，发现导线向上摆动的角度增大了，这说明导线所受的磁场力随电流大小的变化如何变化？

【提示】　随电流的增大而增大．

1．对磁感应强度定义式的理解

(1)在定义式B＝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，还和导线的放置有关．导线放入磁场中的情况不同，所受磁场力也不相同．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，这可能是电流方向与B的方向在一条直线上的原因造成的．

(2)磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关．

(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．

2．磁感应强度B与电场强度E的比较

3．比值定义法是物理学中一种常用的方法，下面表达式中不属于比值定义法的是 (　　)

A．电流I＝

B．磁感应强度B＝

C．电场强度E＝

D．电势φ＝

【解析】　电流I的定义式是I＝，I＝是欧姆定律表达式，不是电流的定义式．其他三式都是各量的定义式．故本题选A.

【答案】　A

4．以下说法中正确的是(　　)

【导学号：34522038】

A．通电导线在某处所受磁场力为零，那么该处的磁感应强度必定为零

B．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

C．如果将一段短导线(有电流)放入某处，测得该处的磁感应强度为B，若撤去该导线，该处的磁感应强度为零

D．以上说法均不正确

【解析】　如果通电导线与磁场方向平行，无论磁场多强，导线也不会受力，故A错．若导线与磁场既不垂直也不平行，那么B也不会等于，而应比大，同时如果L太长，测出的磁感应强度不是某点的磁感应强度，而是导线所在区域的平均磁感应强度，所以B错．磁场中某点的磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，因此C错．故选D.

【答案】　D

关于磁感应强度问题的两点提醒

(1)磁感应强度取决于磁场本身，与是否放入通电导线、通电导线受力的大小及方向无关；

(2)B＝是指电流方向与磁场方向垂直时，为定值，该定值能反映磁场的强弱，并把它定义为磁感应强度．