資源簡介

(共26張PPT)
新人教版 必修三
第十三章 電磁感應與電磁波初步
第2節 磁感應強度 磁通量
新課引入
巨大的電磁鐵能吸起成噸的鋼鐵，小磁體卻只能吸起幾枚鐵釘。磁場有強弱之分，那么我們怎樣定量地描述磁場的強弱呢？
電荷q
電流
磁體
我們可以用類似的方法，找出表示磁場強弱和方向的物理量---
磁感應強度
電場
電場力F
F/q表示電場的強弱
電場強度E
磁場
磁場力F
學習任務一： 磁感應強度
電場強度方向
磁感應強度的方向
正試探電荷的受力方向
小磁針N極的受力方向
小磁針靜止時N極的指向
磁感線的切線方向
1.磁感應強度的方向
2.磁感應強度的大小
電場強度大小
電場力F
磁場力F
磁感應強度大小
磁體
電流
試探
電荷q
？
合力為零
？
學習任務一 ： 磁感應強度
二、光的折射
思考1：我們是否能用測量小磁針N極受力的大小來確定磁感應強度的大小？
能否用很小一段通電導體來檢驗磁場的強弱？
思考2：磁場除對磁體有作用力外，還對誰有作用力？
電流元：很短的一段通電導線中的電流 I 與導線長度 L 的乘積 IL。
①理想模型
②不存在孤立的電流元
③可以用較長的通電導線來檢驗勻強磁場
通過實驗來探究通電導線受力與哪些因素有關？
學習任務一： 磁感應強度
不能，且磁極不能單獨存在，且小磁針N極和S極受力方向相反，
通電導線的長度
導線中的電流大小
導線在磁場中的放置方向
猜想一下，通電導體在磁場中受的磁場力與什么因素有關？
較小時，
學習任務一 ： 磁感應強度
探究影響通電導線受力的因素---實驗裝置
將一個金屬框水平懸掛在磁體的兩極間，要研究的這一段通電導線，其方向與磁場的方向垂直。
分別接通1、2、3中任意兩個接線柱，可以改變導線通電部分的長度。
三塊相同的蹄形磁鐵并排放置，上面是N極，下面是S極，可以認為兩磁極間的磁場是均勻的，磁極間的磁場方向可以認為是相同的，從N極指向S，即由上向下。
學習任務一 ： 磁感應強度
探究影響通電導線受力的因素---實驗過程
學習任務一： 磁感應強度
精確的實驗表明：通電導線與磁場方向垂直時
當L不變，I越大，F越大
當I不變，L越長，F越大
F∝BIL
即：通電導線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導線的長度L成正比，又與導線中的電流I成正比，即與I和L的乘積IL成正比。
式中 B 與導線的長度和電流的大小都沒有關系。但是，在不同情況下，B的值是不同的:即使是同樣的I、l,在不同的磁場中，或在非均勻磁場的不同位置，一般說來，導線受的力也是不一樣的?？磥?，B正是我們要尋找的能表征磁場強弱的物理量——磁感應強度(magneticinduction)。
學習任務一 ： 磁感應強度
2.定義式：
3.物理意義：表征磁場強弱和方向的物理量。
1.定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受磁場力（安培力）F跟電流I和位于磁場中導線的長度L的乘積IL的比值叫做磁感應強度。用大寫字母B表示。（說明：如果導線很短很短，B就是導線所在處的磁感應強度）
4.單位：國際單位是特斯拉，簡稱特，國際符號是T
1T=1N/(A m)
5.方向：是矢量，磁場中某點磁感應強度的方向即該點磁場的方向即小磁針靜止時N極所指的方向）
學習任務一 ： 磁感應強度
（1）磁感應強度由通電導線的長度、電流及導線受力決定嗎？
B與L、I、F無關，與場源和該點在場中的位置有關。
（2）用計算時，要注意什么問題？
導線電流的方向與磁場方向的關系，要注意兩者必須垂直。
通電導線與磁場方向垂直時受到磁場力最大，平行時為零。
6.注意事項：
（3）若在某一點同時存在幾個磁場，則該點的磁感應強度B如何？
若某一空間同時存在幾個磁場，空間的磁場應由這幾個磁場疊加而成，某點的磁感應強度為B，則有：……（矢量和） ，用平行四邊形法則運算。
學習任務一： 磁感應強度
特斯拉(Nikola Tesla,1856一1943)， 美國電氣工程師。他一生致力于交流電的研究，是讓交流電進入實用領域的主要推動者。
學習任務一： 磁感應強度
磁感應強度B 電場強度E
物理意義 描述磁場力的性質的物理量 描述電場力的性質的物理量
定義式
大小 由磁場決定與通電導線無關 由電場決定與試探電荷無關
方向 磁感線切線方向或小磁針靜止時N極受力方向 電場線切線方向或放入該點正電荷受力方向
場的疊加 合磁感應強度等于各磁場的磁感應強度的矢量和 合電場強度等于各電場的場強的矢量和
單位 1 T＝1 N/(A·m) 1 N/C＝1 V/m
特別提醒：(1)將點電荷放入電場中，F＝qE不需要任何條件。(2)磁感應強度的強弱由電流受力定義，且必須垂直放置，不垂直時受力將減小，且力的大小與夾角的大小有關。
鞏固強化
磁場中各點的磁感應強度的大小相等、方向相同
勻強磁場
相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區域的磁場近似為勻強磁場。
學習任務二 ： 勻強磁場
實驗演示
距離很近的兩個平行異名磁極之間的磁場，除邊緣部分外，可以認為是勻強磁場.
通電螺線管內部的磁場（除邊緣部分外） ，可以認為是勻強磁場
勻強磁場的磁感線用一些間隔相等的平行直線表示
B
向右的勻強磁場
垂直紙面向里的勻強磁場
學習任務二： 勻強磁場
A
B
圖中A、B兩處磁感線的疏密不同，這種不同如何來體現呢？也就是說，我們是怎樣判斷出A、B兩處磁感線的疏密是不同的？
在A、B兩處，垂直于紙面方向取同樣的面積S ，穿過相同面積磁感線條數多的地方磁感線就密，磁感應強度就大，磁場就強。
研究電磁感應現象時，需要明確穿過某一面積的磁感線的多少，和它的變化情況，我們引入一個新的物理量——磁通量。
學習任務三： 磁通量
2表達式：
Φ＝BS⊥
3單位：
韋伯（韋）Wb
1 Wb ＝ 1T·m2
S⊥是垂直于磁感應強度方向的有效投影面積
4標量：
1定義：
穿過某一面的磁感線的多少，叫做這個面的磁通量。
磁通量有正負：
正負表示磁感線從 哪個面穿入，運算遵循標量運算法則----代數求和。
如圖，用黃色、藍色區分平面的兩個面。如果規定磁感線從平面的藍色面穿入，磁通量為正；那么當磁感線從平面的黃色面穿入，磁通量就為負
學習任務三 磁通量
=BSsinθ
Φ=B⊥S
S
B
θ
③B與S成θ角：
Φ=BS
①B⊥S：
②B//S：
Φ=0
5.磁通量的計算：
S
B
S⊥
S
B
θ
=BScosθ
Φ=BS⊥
S
B
分解磁場法
面積投影法
學習任務三： 磁通量
磁通量變化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某兩個時刻穿過某個平面S的磁通量之差，即ΔФ取決于末狀態的磁通量Ф2與初狀態磁通量Ф1的代數差
磁通量的變化一般有三種形式
1、B不變，有效面積S變化
2、B變化，S不變
3、B和S同時變化
6.磁通量的變化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末態磁通量
初態磁通量
學習任務三 磁通量
同一平面垂直磁場方向放置，在磁感應強度越大的地方，磁感線分布越密集，穿過該平面的磁通量越大。
當B垂直S時：
表示單位面積上的磁通量，反映磁感線的疏密。
磁感應強度數值上等于垂直穿過單位面積的磁通量。
學習任務三 ： 磁通量
我國是最早在航海時使用指南針的國家。鄭和下西洋的船隊已經裝備了羅盤，導航時兼用羅盤和觀星，二者互相補充、互相修正。他的航海圖叫做“針圖”，圖中的航線叫做“針路”。明清時期，我國海道針經一類書籍相當豐富。15世紀初成書的《順風相送》《指南正經法》現藏于英國牛津大學圖書館。
STSE 指南針與鄭和下西洋
地球是一個巨大的磁體。地球周圍空間存在的磁場叫地磁場。地磁場的N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。
地磁場的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，與地表面并不平行。在赤道平面上，到地心等距離的各點，地磁場強度相等，且方向水平。
STSE 指南針與鄭和下西洋
當堂達標檢測
【詳解】這種說法是錯誤的，磁感應強度 是采用比值法定義的，磁場中某點的磁感應強度B是由磁場本身決定的，與安培力F無關，跟電流強度|和導線長度L均無關。
1．有人根據 提出：磁場中某點的磁感應強度 與通電導線在磁場中所受的磁場力 成正比，與電流 和導線長度 的乘積成反比。這種說法有什么問題？
當堂達標檢測
【詳解】根據導線與磁場方向垂直時F=BIL
則
2．在勻強磁場中，一根長 的通電導線中的電流為 ，這條導線與磁場方向垂直時，所受的磁場力為 ，求磁感應強度的大小。
當堂達標檢測
3．如圖，勻強磁場的磁感應強度B為0.2T，方向沿x軸的正方向，且線段MN、DC相等，長度為0.4m，線段NC、EF、MD、NE、CF相等，長度為0.3m，通過面積SMNCD、SNEFC、SMEFD的磁通量Φ1、Φ2、Φ3各是多少？
【詳解】面積SMNCD與磁場相互垂直，
故磁通量Φ1=BS=0.2×0.4×0.3=0.024Wb
面積SNEFC與磁場方向相互平行；故磁通量Φ2=0
SMEFD與勻強磁場方向有夾角，因此可將面積SMEFD投影到與x軸垂直的SMNCD上，SMEFD的有效面積就是SMNCD的面積Φ3=BS=0.2×0.4×0.3=0.024Wb
當堂達標檢測
4．在磁場中放置一條直導線，導線的方向與磁場方向垂直。先后在導線中通入不同的電流，導線所受的力也不一樣。圖中的圖像表現的是導線受力的大小 與通過導線的電流 的關系。 各代表一組的數據。在甲、乙、丙、丁四幅圖中，正確的是哪一幅或哪幾幅？說明道理。
【詳解】在勻強磁場中，當電流方向與磁場垂直時所受安培力為F=BIL由于磁場強度B和導線長度L不變，因此F與I的關系圖象為過原點的直線，故甲丁錯誤，乙丙正確。

展開更多......

收起↑