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13.2磁感應(yīng)強(qiáng)度
磁通量
磁感應(yīng)強(qiáng)度
勻強(qiáng)磁場(chǎng)
磁通量
01
02
03
目錄
CONTENTS
磁感應(yīng)強(qiáng)度
PART 1
巨大的電磁鐵能吸起成噸的鋼鐵，實(shí)驗(yàn)室中的小磁體只能吸起幾枚鐵釘。磁體磁性的強(qiáng)弱，表現(xiàn)為它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁性物同或電流的作用力的強(qiáng)弱，也就是說磁場(chǎng)也有強(qiáng)弱之分。那么我們?cè)鯓佣康卣J(rèn)識(shí)和描達(dá)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢
我們已經(jīng)知道的領(lǐng)域：電場(chǎng)
電場(chǎng)的基本特性是什么
對(duì)放入其中的電荷有力的作用
電場(chǎng)強(qiáng)度：試探電荷所受電場(chǎng)力與電荷量的比值
如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱
規(guī)定正電荷受力方
向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度方向
我們要探索的領(lǐng)域：磁場(chǎng)
磁場(chǎng)的基本特性是什么
對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有力的作用
如何描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱
用類似電場(chǎng)的研究方法，找出表示磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的物理量。--類比法
類比思想的應(yīng)用
電場(chǎng)
電場(chǎng)強(qiáng)度
磁場(chǎng)
磁場(chǎng)強(qiáng)度
磁感應(yīng)強(qiáng)度
方向
正試探電荷的受力方向
大小
F/q
方向
大小
小磁針靜止時(shí)N極所指的方向
？ ？
一、磁感應(yīng)強(qiáng)度
1.物理意義：反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量。
2.方向：把小磁針的N極（北極）受力方向或者小磁針靜止時(shí)N極的指向規(guī)定為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，亦即磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向.
磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小能否從小磁針受力的情況來研究？
不能。因?yàn)镹極不能單獨(dú)存在。小磁針靜止時(shí)是所受的合力為零(小磁針N極和S極受力方向相反)，因而不能用測(cè)量N極受力的大小來確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
磁場(chǎng)不僅能對(duì)磁體有作用力，還對(duì)通電導(dǎo)體有作用力。能否用很小一段通電導(dǎo)體來檢驗(yàn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？
3.電流元：在物理學(xué)中，把很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL叫做電流元
① 理想模型
② 不存在孤立的電流元
③ 可以用較長(zhǎng)的通電導(dǎo)線來檢
驗(yàn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)
4.對(duì)電流元的理解：
通電導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力與什么有關(guān)呢？
磁場(chǎng)
放置位置
電流大小
磁場(chǎng)中導(dǎo)線長(zhǎng)度
（相同的磁場(chǎng)）
（通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直）
控制變量
影響通電導(dǎo)線受力的因素
精確的實(shí)驗(yàn)表明：
通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)
當(dāng) L 不變，I 越大，F(xiàn) 越大
當(dāng) I 不變，L 越長(zhǎng)，F(xiàn) 越大
F∝IL
精確的實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小既與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積成正比.
用公式表示為：
式中B為比例系數(shù)
F=BIL
(1)在同一磁場(chǎng)中，不管I、L如何改變，比值B總是不變的
(2)I、L不變，但在不同的磁場(chǎng)中，比值B是不同的
4.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度
5.定義式：
6.單位：
7.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量
1T=1N/A·m
特斯拉，簡(jiǎn)稱特，國(guó)際符號(hào)是T
8.對(duì)公式B＝F／IL的幾點(diǎn)說明：
1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和小磁針N極受力方向相同，但絕非電流的受力方向
3.B是由磁場(chǎng)本身決定的，在電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L相同的情況下，電流所受的力越大，比值B越大，表示磁場(chǎng)越強(qiáng)
2.磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是確定的，和小磁針、電流的存在與否無關(guān)
4.若某一空間同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，空間的磁場(chǎng)應(yīng)由這幾個(gè)磁場(chǎng)疊加而成，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有：……（矢量和） ，用平行四邊形法則運(yùn)算。
磁感應(yīng)強(qiáng)度B 電場(chǎng)強(qiáng)度E
物理意義 描述磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量 描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量
定義式
大小 由磁場(chǎng)決定與通電導(dǎo)線無關(guān) 由電場(chǎng)決定與試探電荷無關(guān)
方向 磁感線切線方向或小磁針靜止時(shí)N極受力方向 電場(chǎng)線切線方向或放入該點(diǎn)正電荷受力方向
場(chǎng)的疊加 合磁感應(yīng)強(qiáng)度等于各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和 合電場(chǎng)強(qiáng)度等于各電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)電荷放入電場(chǎng)中，F(xiàn)＝qE不需要任何條件。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱由電流受力定義，且必須垂直放置，不垂直時(shí)受力將減小，且力的大小與夾角的大小有關(guān)。
9.磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別
例1.（單選）(2024湖北襄陽月考)關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B,下列說法正確的是(　　)　　　　　　　　　　
A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是置于該點(diǎn)的小磁針S極受力方向
B.根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B=可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F成正比,與IL成反比
C.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力的作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
D.一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零處,它所受的磁場(chǎng)力一定為零
D
例2. （單選）(2024山東濰坊期中)一段長(zhǎng)為0.5 m的導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)通過4 A的電流時(shí),受到磁場(chǎng)力的大小為4 N,則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能是(　　)
A.3 T　　B.1.5 T　　C.1 T　　D.0.2 T
A
例3.（多選）(2024陜西寶雞期中)如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn),O為半圓弧的圓心,∠MOP=90°,在M、P處各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有垂直紙面向里、大小相等的恒定電流,這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。若將M處長(zhǎng)直導(dǎo)線移走,則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?yàn)?　　)
A.大小為B0 B.大小為B0
C.方向由O指向N
D.方向與ON成45°角斜向右下
AC
例4.在磁場(chǎng)中放入一條通電導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直,導(dǎo)線長(zhǎng)度為
15 cm,電流為5 A,所受到的磁場(chǎng)力為1.5 N。
(1)該位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大
(2)若將該電流撤去,該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大
(3)若將通電導(dǎo)線跟磁場(chǎng)平行放置,該導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力為多大
(2)該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,B=2 T。
(3)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)放置時(shí),所受磁場(chǎng)力為零,F=0。
答案:(1)2 T　(2)2 T　(3)0
勻強(qiáng)磁場(chǎng)
PART 2
二、勻強(qiáng)磁場(chǎng)
1.定義:如果磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同,這樣的磁場(chǎng)就叫作勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線：是一組相互平行、方向相同、疏密均勻的直線。
B
3.實(shí)例:距離很近的兩個(gè)平行異名磁極之間的磁場(chǎng)(圖甲),除邊緣部分外,可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng);兩個(gè)平行放置較近的線圈通電時(shí),其中間區(qū)域的磁場(chǎng)近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖乙)。
磁通量
PART 3
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(xiàn)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(shù)多的地方磁感線就密，磁感應(yīng)強(qiáng)度就大，磁場(chǎng)就強(qiáng)。
研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，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(gè)新的物理量——磁通量。
2表達(dá)式：
Φ＝BS⊥
3單位：
韋伯（韋）Wb
1 Wb ＝ 1T·m2
S⊥是垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的有效投影面積
4標(biāo)量：
1定義：
穿過某一面的磁感線的多少，叫做這個(gè)面的磁通量。
磁通量有正負(fù)：
正負(fù)表示磁感線從 哪個(gè)面穿入，運(yùn)算遵循標(biāo)量運(yùn)算法則----代數(shù)求和。
如圖，用黃色、藍(lán)色區(qū)分平面的兩個(gè)面。如果規(guī)定磁感線從平面的藍(lán)色面穿入，磁通量為正；那么當(dāng)磁感線從平面的黃色面穿入，磁通量就為負(fù)
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(jì)算：
S
B
S⊥
S
B
θ
=BScosθ
Φ=BS⊥
S
B
分解磁場(chǎng)法
面積投影法
同一平面垂直磁場(chǎng)方向放置，在磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)B垂直S時(shí)：
表示單位面積上的磁通量，反映磁感線的疏密。
6.磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值上等于垂直穿過單位面積的磁通量。
7.磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān) 。
N匝線圈呢？
磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí)，磁通量為正值，則磁感線從此面穿出時(shí)，磁通量即為負(fù)值。
8.條形磁體腰部套圈磁通量為內(nèi)外磁通量之差，，外部的抵消內(nèi)部的
磁通量變化ΔФ ＝Ф2－Ф1是某兩個(gè)時(shí)刻穿過某個(gè)平面S的磁通量之差，即ΔФ取決于末狀態(tài)的磁通量Ф2與初狀態(tài)磁通量Ф1的代數(shù)差
磁通量的變化一般有四種形式：
1、B不變，有效面積S變化
2、B變化，S不變
3、B和S同時(shí)變化 4.B 和S大小都不變,但兩者之間的夾角變
9.磁通量的變化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1
末態(tài)磁通量
初態(tài)磁通量
磁通量的變化量 舉例或注意事項(xiàng)
B不變,S變 ΔΦ=B·ΔS
例:閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)
B變,S不變 ΔΦ=ΔB·S
例:線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)
磁通量的變化量 舉例或注意事項(xiàng)
B和S都變 ΔΦ=B2S2-B1S1 注意:此時(shí)由ΔΦ=Φt-Φ0計(jì)算并判斷磁通量是否變化,ΔΦ≠ΔB·ΔS
B和S大小都不變,但兩者之間的夾角變 ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1)
例:線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)
例5、如圖所示，兩個(gè)同心放置的共面金屬圓環(huán)a和b，一條形磁鐵穿過圓心且與環(huán)面垂 直，則穿過兩環(huán)的磁通量Фa和Фb大小關(guān)系為( )
A.均向上，Фa＞Фb
B.均向下，Фa＜Фb?
C.均向上，Фa＝Фb
D.均向下，無法比較
A
例6.(單選)(2024江西“三新”協(xié)同教研共同體月考)如圖所示,矩形線框abcd位于紙面內(nèi),面積為S,匝數(shù)為N,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的直線OO'恰好位于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上,已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若線框從圖示位置以O(shè)O'為軸按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),下列說法正確的是(　　)
A.磁通量有正負(fù),所以是矢量
B.圖示位置時(shí)穿過線框的磁通量為NBS
C.使線框從圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)60°時(shí),穿過線框的磁通量為BS
D.使線框從圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)180°,則穿過線框的磁通量變化量大小為BS
D
第二部分 點(diǎn)擊在此輸入你的標(biāo)題內(nèi)容
例7. (單選)((2024山東聊城期中)在一空間內(nèi)的兩個(gè)區(qū)域有方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,紙面內(nèi)半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向外的磁場(chǎng),紙面內(nèi)其他區(qū)域分布著垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng),紙面內(nèi)有一半徑為b(b>a)的圓形線圈,線圈與半徑為a的圓形區(qū)域是同心圓。若兩個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B減小為,則此過程中穿過該線圈磁通量的變化量的大小為(　　)
A.πB(b2-a2)　　B.πB(b2-2a2)
C.πB(b2-a2)　　D.πB(b2-2a2)
D
謝
謝
聆
聽

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