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物理必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步2 磁感应强度 磁通量多媒体教学ppt课件
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这是一份物理必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步2 磁感应强度 磁通量多媒体教学ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了实验方案设计，磁感应强度的大小，ΦBS⊥等内容，欢迎下载使用。
巨大的电磁铁可以吸引成吨的钢铁，我们在实验室里用的小磁铁只能吸引一些铁钉，那么我们怎么定量地描述磁场的强弱呢？
如何描述磁场的强弱和方向呢?
电场：测量正（负）试探电荷受力大小，来确定E的大小。
1、能否用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
不能。因为 N 极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，因而不能用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小。
断裂处形成新的N、S极
①理想模型②不存在孤立的电流元③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场
很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL。
思考：通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？
导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）
还对通电导体有作用力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？
2、磁场不仅对磁体有作用力，还对谁有作用力？
（通电导线与磁场方向垂直）
磁铁较宽，可视为匀强磁场
滑动变阻器可以改变电流的大小
1、保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。
电流越大，导线的偏角越大.
在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，导线所受的力就越大.
2、保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。
导线越长，导线的偏角越大；
在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，导线所受的力就越大.
（4）结论：精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向 时，它受力的大小既与导线的长度L 成 比，又与导线中的电流I 成 比，即与I和L的乘积 IL 成 比。
b.不同磁场中，比值F/IL一般不同;
（5）通电导线受到的力：
垂直：F最大平行：F=0
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度
特斯拉,简称特,符号是T
阅读课本110-111页回答以下问题：
表征磁场 和 的物理量。
磁场中某点磁感应强度的方向
即该点磁场的方向即小磁针静止时N极所指的方向
= 。
1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？
B与L、I、F无关，与磁场本身有关（与场源和该点在场中的位置有关）
2.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？
导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。（当磁场与直导线不垂直时有F
4.若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强度B如何？
若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则用平行四边形法则运算
3.你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？
电场强度方向规定为正电荷受力方向； 磁感应强度方向与通电导线受力方向垂直。
如图，a、b是两根通有大小相等、方向相反电流的直导线，请画出它们连线的中垂线上d点的磁感应强度B的方向。
5.〖2019.4选考〗在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流的关系图象正确的是
练习.一小段通电直导线垂直磁场方向放入一蹄形磁铁两磁极间，图中能够正确反映各量关系的是( )
【解析】选B、C.磁感应强度由磁场本身因素决定，不随F及IL的变化而变化，B对，D错，由磁感应强度的定义式的变形式F=ILB可以知道F与IL成正比，L一定时，F与I成正比，A错，C对.
〖2019.1〗14．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”实验的部分装置，导体棒处于磁场中，设三块磁铁可视为相同，忽略导体棒的电阻，下列操作能使导体棒通电瞬间所受安培力变为原来的二分之一的是A．仅移去一块蹄形磁铁B．仅使棒中的电流减小为原来的二分之一C.仅使导体棒接入端由2 、3 改为1 、4
D. 仅使导体棒接入端由1 、4 改为2 、3
9．〖2015.10〗（ 磁感应强度 ）小张在探究磁场对电流作用的实验中，将直导线换作导体板，如图所示，发现在a、b两点之间存在电压Uab。进一步实验结果如下表：
由表中结果可知电压Uab( )A．与电流无关B．与磁感应强度无关C．与电流可能成正比D．与磁感应强度可能成反比
例1.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，（1）求这个位置的磁感应强度是多大？
（2）如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时，这一点的磁感应强度应是多大？该通电导线受到的安培力是多大？
注意：计算时要统一用国际单位制。
解答：磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导 线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.根据F=BIL得，F=2 × 5 × 0.01=0.1N
【类比】：磁感应强度B与电场强度E的比较
特别提醒：(1)将点电荷放入电场中，F＝qE不需要任何条件。(2)磁感应强度的强弱由电流受力定义，且必须垂直放置，不垂直时受力将减小，且力的大小与夹角的大小有关。
强弱、方向处处相同的磁场磁感线是一组间隔相同的平行直线1）相隔很近的两个异名磁极之间的磁场2）通电螺线管内部的磁场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
阅读课本111页回答以下问题：
4、匀强磁场的磁感线：
【课堂反馈】下列关于磁感应强度的说法中正确的是（ ） A. 通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B. 通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C. 放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
例2、关于磁感应强度下列说法中正确的是( )A．由B= 知，磁场中某点的磁感应强度的大小与IL的乘积成反比，与F成正比B．无论I的方向如何都可由B= 求磁感应强度的大小C．磁场中某处磁感应强度方向与小磁针在该处所受的磁场力的方向相同D.磁场中某点的磁感应强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关
例3、（多选）一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置,如下图所示,已知电流元的电流I、长度L和受力F,则可以用F/IL表示磁感应强度B的是( )
例4. 四根平行的长直导体棒分别放置于竖直平面内的正方形的四个顶点，导体棒均垂直于正方形平面，均通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，则正方形中心处O点的磁感应强度方向是（ ） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右
解析：如图由右手定则，2、4导体棒的合磁场指向1，1、3导体棒的合磁场指向4，由对称性可知正方形中心处O点的磁感应强度方向水平向左，所以C符合题意.
如何比较S1和S2处的磁场强弱？
在磁场中，我们用了磁感线来形象地描述磁感应强度，磁感线分布密处磁感应强度就大。
思考：磁感线与磁感应强度之间究竟存在什么具体的定量关系呢？
通过某一平面的“水线”的条数—“水通量”，单位面积的“水通量”可以表示“雨场”的强弱。
穿过某一面积的磁感线条数叫什么呢？
三、磁通量：1、定义：2、公式: 4、磁通量是 量 正负。
阅读课本111-112页回答以下问题：
在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁量，简称磁通。用字母Φ表示磁通量。
（S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面积）．
1 Wb = 1 T·m2
表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。
1 T = 1 Wb/m2 = 1 N/A·m
若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和．
其正负表示磁感线穿过面积的方向与规定的正方向相同还是相反．
②当B∥S时,磁通量Φ= .
当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？磁感应强度与平面夹角θ。
思考：同一平面，从与磁场垂直方向转过θ角，磁通量变为？
转过90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为？
转过180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为？
当平面有相同方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之和；当平面有相反方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之差的绝对值。
6.磁通量变化ΔΦ＝Φ2－Φ1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔΦ取决于末状态的磁通量Φ2与初状态磁通量Φ1的代数差。
5．磁通密度：同一平面垂直磁场方向放置，在磁感应强度越大的地方，磁感线分布越密集，穿过该平面的磁通量越大。
表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。
磁通量变化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差
磁通量的变化一般有三种形式 1、B不变，有效面积S变化 2、B变化，S不变 3、B和S同时变化
【课堂检测1】有一小段通电导线，长为10 cm，其中的电流强度为5 A，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为100 N，则该处的磁感应强度B一定是（ ）A．B＝200 T B．B≤200 TC．B≥200 T D．以上几种情况都有可能
【课堂检测2】. 一如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为_____,若使框架绕OO’转过60度角则穿过线框平面的磁通量为________,若从初始位置转过90度角,则穿过线框平面的磁通量为_____,若从初始位置转过180度角,则穿过线框平面的磁通量的变化量为_______.
【课堂检测3】如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直，则穿过两环的磁通量Фa和Фb大小关系为( )A、均向上，Фa＞Фb B、均向下，Фa＜Фb C、均向上，Фa＝Фb D、均向下，无法比较
例5：如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，磁场垂直于圆环从纸面穿出，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是A．Φa＞Φb B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb D．不能确定
变式：如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积 之间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为 Φ1 、 Φ2 、 Φ3 则它们的大小关系是A. Φ1 > Φ2 > Φ3 B. Φ1 > Φ2 = Φ3 C. Φ1 < Φ2 < Φ3 D. Φ1 < Φ2 = Φ3
如图，条形磁体竖直放置，一个水平圆环从条形磁体上方位置向下运动，先到达磁体上端位置M，然后到达磁体中部P，再到达磁体下端位置Q，最后到达下方L。在整个运动过程中，穿过圆环的磁通量最大值是在( )A. L处B. Q处C. P处D. N处
如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)( )A. 一直增加B. 一直减少C. 先增加后减少D. 先增加，再减少直到零， 然后再增加，最后减少
巨大的电磁铁可以吸引成吨的钢铁，我们在实验室里用的小磁铁只能吸引一些铁钉，那么我们怎么定量地描述磁场的强弱呢？
如何描述磁场的强弱和方向呢?
电场：测量正（负）试探电荷受力大小，来确定E的大小。
1、能否用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小？
不能。因为 N 极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，因而不能用测量 N 极受力的大小来确定磁感应强度的大小。
断裂处形成新的N、S极
①理想模型②不存在孤立的电流元③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场
很短的一段通电导线中的电流 I 与导线长度 L 的乘积 IL。
思考：通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？
导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）
还对通电导体有作用力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？
2、磁场不仅对磁体有作用力，还对谁有作用力？
（通电导线与磁场方向垂直）
磁铁较宽，可视为匀强磁场
滑动变阻器可以改变电流的大小
1、保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。
电流越大，导线的偏角越大.
在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，导线所受的力就越大.
2、保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。
导线越长，导线的偏角越大；
在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，导线所受的力就越大.
（4）结论：精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向 时，它受力的大小既与导线的长度L 成 比，又与导线中的电流I 成 比，即与I和L的乘积 IL 成 比。
b.不同磁场中，比值F/IL一般不同;
（5）通电导线受到的力：
垂直：F最大平行：F=0
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度
特斯拉,简称特,符号是T
阅读课本110-111页回答以下问题：
表征磁场 和 的物理量。
磁场中某点磁感应强度的方向
即该点磁场的方向即小磁针静止时N极所指的方向
= 。
1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？
B与L、I、F无关，与磁场本身有关（与场源和该点在场中的位置有关）
2.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？
导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。（当磁场与直导线不垂直时有F
4.若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强度B如何？
若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则用平行四边形法则运算
3.你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？
电场强度方向规定为正电荷受力方向； 磁感应强度方向与通电导线受力方向垂直。
如图，a、b是两根通有大小相等、方向相反电流的直导线，请画出它们连线的中垂线上d点的磁感应强度B的方向。
5.〖2019.4选考〗在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流的关系图象正确的是
练习.一小段通电直导线垂直磁场方向放入一蹄形磁铁两磁极间，图中能够正确反映各量关系的是( )
【解析】选B、C.磁感应强度由磁场本身因素决定，不随F及IL的变化而变化，B对，D错，由磁感应强度的定义式的变形式F=ILB可以知道F与IL成正比，L一定时，F与I成正比，A错，C对.
〖2019.1〗14．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”实验的部分装置，导体棒处于磁场中，设三块磁铁可视为相同，忽略导体棒的电阻，下列操作能使导体棒通电瞬间所受安培力变为原来的二分之一的是A．仅移去一块蹄形磁铁B．仅使棒中的电流减小为原来的二分之一C.仅使导体棒接入端由2 、3 改为1 、4
D. 仅使导体棒接入端由1 、4 改为2 、3
9．〖2015.10〗（ 磁感应强度 ）小张在探究磁场对电流作用的实验中，将直导线换作导体板，如图所示，发现在a、b两点之间存在电压Uab。进一步实验结果如下表：
由表中结果可知电压Uab( )A．与电流无关B．与磁感应强度无关C．与电流可能成正比D．与磁感应强度可能成反比
例1.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，（1）求这个位置的磁感应强度是多大？
（2）如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时，这一点的磁感应强度应是多大？该通电导线受到的安培力是多大？
注意：计算时要统一用国际单位制。
解答：磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导 线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.根据F=BIL得，F=2 × 5 × 0.01=0.1N
【类比】：磁感应强度B与电场强度E的比较
特别提醒：(1)将点电荷放入电场中，F＝qE不需要任何条件。(2)磁感应强度的强弱由电流受力定义，且必须垂直放置，不垂直时受力将减小，且力的大小与夹角的大小有关。
强弱、方向处处相同的磁场磁感线是一组间隔相同的平行直线1）相隔很近的两个异名磁极之间的磁场2）通电螺线管内部的磁场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
阅读课本111页回答以下问题：
4、匀强磁场的磁感线：
【课堂反馈】下列关于磁感应强度的说法中正确的是（ ） A. 通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B. 通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C. 放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
例2、关于磁感应强度下列说法中正确的是( )A．由B= 知，磁场中某点的磁感应强度的大小与IL的乘积成反比，与F成正比B．无论I的方向如何都可由B= 求磁感应强度的大小C．磁场中某处磁感应强度方向与小磁针在该处所受的磁场力的方向相同D.磁场中某点的磁感应强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关
例3、（多选）一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置,如下图所示,已知电流元的电流I、长度L和受力F,则可以用F/IL表示磁感应强度B的是( )
例4. 四根平行的长直导体棒分别放置于竖直平面内的正方形的四个顶点，导体棒均垂直于正方形平面，均通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，则正方形中心处O点的磁感应强度方向是（ ） A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右
解析：如图由右手定则，2、4导体棒的合磁场指向1，1、3导体棒的合磁场指向4，由对称性可知正方形中心处O点的磁感应强度方向水平向左，所以C符合题意.
如何比较S1和S2处的磁场强弱？
在磁场中，我们用了磁感线来形象地描述磁感应强度，磁感线分布密处磁感应强度就大。
思考：磁感线与磁感应强度之间究竟存在什么具体的定量关系呢？
通过某一平面的“水线”的条数—“水通量”，单位面积的“水通量”可以表示“雨场”的强弱。
穿过某一面积的磁感线条数叫什么呢？
三、磁通量：1、定义：2、公式: 4、磁通量是 量 正负。
阅读课本111-112页回答以下问题：
在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁量，简称磁通。用字母Φ表示磁通量。
（S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上的投影面积）．
1 Wb = 1 T·m2
表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量。
1 T = 1 Wb/m2 = 1 N/A·m
若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和．
其正负表示磁感线穿过面积的方向与规定的正方向相同还是相反．
②当B∥S时,磁通量Φ= .
当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？磁感应强度与平面夹角θ。
思考：同一平面，从与磁场垂直方向转过θ角，磁通量变为？
转过90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为？
转过180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为？
当平面有相同方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之和；当平面有相反方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之差的绝对值。
6.磁通量变化ΔΦ＝Φ2－Φ1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔΦ取决于末状态的磁通量Φ2与初状态磁通量Φ1的代数差。
5．磁通密度：同一平面垂直磁场方向放置，在磁感应强度越大的地方，磁感线分布越密集，穿过该平面的磁通量越大。
表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密。
磁通量变化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差
磁通量的变化一般有三种形式 1、B不变，有效面积S变化 2、B变化，S不变 3、B和S同时变化
【课堂检测1】有一小段通电导线，长为10 cm，其中的电流强度为5 A，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为100 N，则该处的磁感应强度B一定是（ ）A．B＝200 T B．B≤200 TC．B≥200 T D．以上几种情况都有可能
【课堂检测2】. 一如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量为_____,若使框架绕OO’转过60度角则穿过线框平面的磁通量为________,若从初始位置转过90度角,则穿过线框平面的磁通量为_____,若从初始位置转过180度角,则穿过线框平面的磁通量的变化量为_______.
【课堂检测3】如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直，则穿过两环的磁通量Фa和Фb大小关系为( )A、均向上，Фa＞Фb B、均向下，Фa＜Фb C、均向上，Фa＝Фb D、均向下，无法比较
例5：如图所示，两个同心放置的平面金属圆环，磁场垂直于圆环从纸面穿出，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是A．Φa＞Φb B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb D．不能确定
变式：如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积 之间的关系为 S1 ＞ S2 = S3 ，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为 Φ1 、 Φ2 、 Φ3 则它们的大小关系是A. Φ1 > Φ2 > Φ3 B. Φ1 > Φ2 = Φ3 C. Φ1 < Φ2 < Φ3 D. Φ1 < Φ2 = Φ3
如图，条形磁体竖直放置，一个水平圆环从条形磁体上方位置向下运动，先到达磁体上端位置M，然后到达磁体中部P，再到达磁体下端位置Q，最后到达下方L。在整个运动过程中，穿过圆环的磁通量最大值是在( )A. L处B. Q处C. P处D. N处
如图所示，一矩形线框从abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)( )A. 一直增加B. 一直减少C. 先增加后减少D. 先增加，再减少直到零， 然后再增加，最后减少
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