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(共29張PPT)
第2節 磁感應強度 磁通量
電磁感應與電磁波初步
巨大的電磁鐵能吸起成噸的鋼鐵，而小磁體卻只能吸起幾枚鐵釘。
磁場有強弱之分，如何定量地描述磁場的強弱呢？
新課引入
場源電荷
試探電荷
F
電場的基本性質是什么？
如何描述電場的強弱和方向？
類比電場
如何描述磁場的強弱和方向呢
思考
？
思考：我們是否能用類似電場的方法來研究磁場的強弱和方向呢？
物理學中規定：小磁針靜止時N極所指的方向為該點的磁感應強度的方向
磁場的基本性質是什么？
磁場的強弱和方向
（歷史上磁場強度已經用來表示另一個物理量）
思考1：能否用測量N極受力的大小來確定磁場的強弱？
不能。因為N極不能單獨存在。小磁針靜止時所受的合力為零，因而不能用測量N 極受力的大小來確定磁場的強弱。
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？
通電導體
探究磁場的強弱和方向
磁感應強度的大小
通電導線
在物理學中，把很短的一段通電導線中的與導線長度 l 的乘積 Il 叫作電流元。
通過實驗來探究通電導線受力與哪些因素有關？
注意：孤立的電流元是不存在的！！
磁感應強度的大小
實驗中的變量
磁場（磁場不變）
導線長度
導線在磁場中的放置方式（通電導線與磁場方向垂直）
導線中的電流
控制變量法
實 驗
結論：長度相同時，電流越大， 導線受磁場力越大
結論：電流相同時，長度越長， 通電導線受力越大。
觀察與思考
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∝IL
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。
實驗結論
（1）同一磁場中，比值 F/IL 為恒量；
（2）不同磁場中，比值F/IL一般不同;
（3）比值F/IL與放入的通電導線無關，反映了磁場本身的特性（力的性質），為了反映這一特性我們引入物理量磁感應強度B．
思考：將F∝IL寫成等式是什么樣的？
F=BIL
思考與討論
1.定義：
2.單位：
在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的磁場力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫磁感應強度。
特斯拉，簡稱特，符號T。
3.方向：
矢量，方向與該點磁場的方向一致
4.意義：描述磁場的強弱和方向的物理量
磁感應強度
1.B與L、I、F無關，與場源和該點在場中的位置有關。
2.用B=F/IL計算時，導線電流的方向與磁場方向必須垂直。通電導線與磁場方向垂直時受到磁場力最大，平行時為零。
3.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：B=B1+B2+B3……（矢量和） ，用平行四邊形法則運算。
d
b
a
說明
表　一些磁場的磁感應強度
人體器官內的磁場 10-13～10-9 T
地磁場在地面附近的平均值 5×10-5 T
我國研制作為α磁譜儀核心部件的大型永久磁體中心的磁場 0.1346 T
電動機或變壓器鐵芯中的磁場 0.8～1.7 T
核磁共振的磁場 3T
中子星表面的磁場 106～108 T
原子核表面的磁場 約1012 T
1.定義：強弱、方向處處相同的磁場
2.特點：磁感線是一組間隔相同的平行直線
3.常見的勻強磁場:
相隔很近的兩個異名磁極之間的磁場
通電螺線管內部的磁場
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
勻強磁場
勻強磁場磁感線
磁感應強度B 電場強度E
物理意義 描述磁場 的物理量 描述電場 的物理量
定義式
大小 由 決定與通電導線____ 由 決定與試探電荷____
方向 磁感線 或小磁針靜止時 受力方向 電場線 或放入該點 受力方向
力的性質
力的性質
磁場
無關
電場
無關
切線方向
N極
切線方向
正電荷
電場強度E與磁感應強度B的對比
場的疊加 合磁感應強度等于各磁場的磁感應強度的_______ 合電場強度等于各電場的場強的_______
單位 1 T＝1 N/(A·m) 1 N/C＝1 V/m
矢量和
矢量和
1.下列有關磁感應強度的說法，正確的是
A.磁感應強度是用來表示磁場強弱的物理量
B.若有一小段通電導體在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強
度一定為零
C.若有一小段長為L、通過電流為I的導體，在磁場中某處受到的磁場
力為F，則該處磁感應強度的大小一定是B＝
D.磁場中某點的磁感應強度B與通電導線在磁場中所受的磁場力F成正
比，與電流I和導線長度L的乘積成反比
√
練習
若有一小段通電導體在某點不受磁場力的作用，則可能是電流的方向與磁場的方向平行，該點的磁感應強度不一定為零；
一小段長為L，通以電流為I的導體，在磁場中某處受到的磁場力為F，但是不確定導線的放置方式，只有導線和磁場垂直時，磁感應強度的大小一定是B＝ ；
磁感應強度B＝ 的是采用比值法定義的，被定義的物理量B與公式中的物理量F、IL無關，B的大小由磁場本身決定.故選A.
在下圖中，磁感線的疏密程度表示了磁場的強弱。S1和 S2兩處磁感線的疏密不同，這種不同是如何體現的呢？
如果在和處，在垂直于紙面方向取同樣的面積，穿過相同面積磁感線條數多的就密，磁感應強度就大。
兩個線圈的面積相同,但穿過它們的磁通量不同
觀察與思考
1.定義：在磁感應強度為B的勻強磁場中，當面積為S的平面與磁場方向垂直時，我們把B和S的乘積叫作穿過這個平面的磁通量，簡稱磁通，符號“Φ”.
2.表達式：Φ＝BS.
3.適用條件：
(1)勻強磁場；
(2)磁場與平面垂直.
S為垂直于磁場方向上的面積
磁通量
B
S
B
S
4.單位：韋伯(Wb)，1 Wb＝1 T·m2.
5.磁通量是標量，但有正、負， 同一個面，當磁感線從正面穿入時，磁通量為正，則磁感線從背面穿入時，即為負.
磁通量
磁通量反映了穿過這個平面的磁感線條數。
S
B1
B2
當平面有相同方向磁感線同時穿過時，總磁通量為各磁通量之和；當平面有相反方向磁感線同時穿過時，總磁通量為各磁通量之差的絕對值。
S
B3
B1
磁通量的物理意義
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。
磁通密度：
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。
當B垂直S時：
磁通密度
2.如圖所示，框架abcd的面積為S，框架平面的初始位置與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則：
(1)穿過框架平面的磁通量為多少？
答案　見解析
框架平面的初始位置與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過框架平面的磁通量為：Φ1＝BS
練習
(2)若使框架繞OO′轉過60°角，此時穿過框架平面的磁通量為多少？
答案　見解析
(3)若從初始位置繞OO′'轉過90°角，此時穿過框架平面的磁通量為多少？
答案　見解析
框架從初始位置轉過90°角，框架平面與磁場平行，穿過框架平面的磁通量為：Φ3＝0
(4)若從初始位置繞OO′轉過180°角，則穿過框架平面的磁通量的變化量大小是多少？
答案　見解析
若從初始位置轉過180°角，磁感線仍與框架平面垂直，但方向變了，此時穿過框架平面的磁通量為：Φ4＝－BS
該過程磁通量的變化量ΔΦ＝Φ4－Φ1＝－2BS，即磁通量變化量的大小為2BS.
當平面與磁場方向不垂直時，穿過的磁通量？
磁感應強度與平面夾角θ。
θ
B
S
同一平面，從與磁場垂直方向轉過θ角，磁通量變為？
S
B
S
S′
θ
磁通量的計算
B
S
θ1
θ2
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末
初
1.當B不變，有效面積S變化時，ΔΦ＝B·ΔS
2.當B變化，S不變時，ΔΦ＝ΔB·S。
3.B和S同時變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，
但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
磁通量的變化
磁感應強度 磁通量
磁感應強度
磁通量
方向：小磁針靜止時N極所指的方向
大小：=
定義：把和的乘積叫作穿過這個平面的磁通量（與垂直時）
Φ=BSsinα（與S的夾角為α）

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