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第2節 磁感應強度 磁通量
人教版高中物理必修三
第 十 三 章
第2節磁感應強度 磁通量
CONTENTS
目錄
探究磁場的方向和強弱
01
磁感應強度
02
勻強磁場
03
總結提升
05
磁通量
04
cix
課堂引入
電磁力作用懸浮列車
磁體吸引幾枚小鐵釘
磁場有強弱
電磁鐵吸引成噸的鋼鐵
磁場有方向
我們如何定量描述磁場的強弱和方向？
·我們是如何研究電場的？
·磁場看不見、摸不著，我們如何研究呢？
借鑒電場的研究方法，如何研究磁場？
電場的基本性質是什么？
對放入其中的電荷
有電場力的作用
磁場的基本性質是什么？
對放入其中的磁體或通電導體有磁力的作用
試探電荷所受電場力跟電荷量的比值,正試探電荷的受力方向
如何描述電場的強弱和方向？
如何描述磁場的強弱和方向？
能否類似電場的研究方法,分析磁體或電流在磁場中所受的力,找出表示磁場強弱和方向的物理量
溫故知新
探究磁場的強弱和方向
PART 01
場源電荷
試探電荷
+q
規定：小磁針靜止時N極所指的方向為該點的磁場的方向。
電場強度方向：
磁場的方向：
規定：正試探電荷的受力方向。
探究磁場的方向
S
N
回顧：電場強度E的大小
場源電荷
試探電荷+
探究磁場的強度
思考1：能否用測量N極受力的大小來確定磁感應強度的大?。?br/>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感應強度的大小。
怎 么 辦？
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
通電導體
電流元
放置位置
電流大小
磁場中導線長度
磁場
（相同的磁場）
（通電導線與磁場方向垂直）
控制變量
思考3：通電導線所受到的磁場力與什么有關呢？
問題與思考
磁鐵較寬，可視為勻強磁場
滑動變阻器可以改變電流的大小
但是L怎樣變化呢？
實驗探究
探究影響通電導線受力的因素 （實驗演示）
現象：電流I增大，導線擺動的角度增大；電流I減小，導線擺動的角度減小。
實驗過程及現象：
現象：通電導線L變長，導線擺動的角度增大；通電導線L變短，導線擺動的角度減小。
1.保持導體長度L不變，改變電流的大小
2.保持電流I不變，改變導線的長度
結論：電流不變，磁場力與有效長度成正比。
實驗結果
結論：有效長度不變，磁場力與電流大小成正比。
實驗結果
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
思考：將F∝IL寫成等式是什么樣的？
提出新問題
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?？磥恚珺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)。
F=BIL
PART 02
磁感應強度
磁感應強度
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。
定義式：
單 位：
方 向：
B是表示磁場強弱和方向的物理量，是描述磁場力的性質的物理量。
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.
特斯拉,簡稱特，符號：T
通電導線與磁場方向垂直
物理意義：
特斯拉
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
細節說明
部分磁場的磁感應強度
比較項目 磁感應強度B 電場強度E
物理意義 描述磁場的性質 描述電場的性質
定 義 式 共同點 用比值的形式定義
特點 通電導線與B垂直， B與F、I、L無關 E與F、q無關
方 向 共同點 都是矢量，遵循矢量合成法則
不同點 小磁針N極的受力方向 放入該點正電荷的受力方向
磁感應強度與電場強度的比較
PART 03
勻強磁場
亥姆霍茲線圈演示儀得到勻強磁場
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:
1）相隔很近的兩個異名磁極之間的磁場
2）通電螺線管內部的磁場
3）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
I
4.勻強磁場的磁感線：
勻強磁場
磁感線的疏密程度表示了磁場的強弱。在圖中，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S1和S2 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。
問題與思考
PART 04
磁通量
3.單位： Wb（韋伯）
1.定義：設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。符號Φ
B1
S1
B2
S2
2.公式： Φ=BS
磁通量
Φ > 0
Φ < 0
B
B
4.磁通量是標量，且有正負
規定磁感線從平面的某一面穿入，磁通量為正；磁感線從平面的另一面穿入，磁通量為負。
磁通量是標量,運算遵循標量運算法則(代數求和)
正負不表大小，只表示磁感線從正面穿進還是從負面穿進
磁通量
5.物理意義：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
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。
拓展學習—磁通密度
當B垂直S時：
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
轉過90°，平面與磁場平行，穿過的磁通量為多少？
轉過180°，平面與磁場垂直，穿過的磁通量為多少？
B
B
Φ=0
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
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
PART 05
總結提升
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。
①當SB垂直時Φ=BS
②單位：韋伯，符號：Wb 1Wb=1T·m2
③磁通量表示穿過這個面的磁感線條數。
磁場強弱、方向處處相同
磁感應強度
勻強磁場
磁通量
B
S
ΔΦ＝Φ2－Φ1
課堂小結
第2節 磁感應強度 磁通量
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