2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第13章電磁感應(yīng)與電磁波初步第2節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量(1)課件

磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁通量【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義及物理意義。2．理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向、大小、定義式和單位。3．知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念及特點(diǎn)。4．知道磁通量的概念，會(huì)計(jì)算磁通量的大小。磁體之間的相互作用通電導(dǎo)線之間的相互作用磁體與通電導(dǎo)線之間的相互作用磁體之間、通電導(dǎo)線之間、磁體和通電導(dǎo)線之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的?！菊n內(nèi)互動(dòng)探究】磁場(chǎng)有方向，小磁針N極(北極)的受力方向或小磁針靜止時(shí)N極的指向磁場(chǎng)有強(qiáng)弱巨型電磁鐵吸引成噸的鋼鐵條形磁體吸引碎鐵屑磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著，我們?nèi)绾窝芯磕?？想一想一、磁感?yīng)強(qiáng)度

定量描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向類比思考如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向呢?電場(chǎng)電場(chǎng)力F檢驗(yàn)電荷q比值定義法確定的位置F正比于q電場(chǎng)強(qiáng)度

表示電場(chǎng)的性質(zhì)檢驗(yàn)電荷是為了研究源電荷電場(chǎng)的性質(zhì)而引入的，它的引入不能改變?cè)措姾傻碾妶?chǎng)，所以這個(gè)電荷應(yīng)該是電荷量和體積都很小的點(diǎn)電荷，是一種理想模型。借鑒電場(chǎng)的研究方法，我們?nèi)绾窝芯看艌?chǎng)？想一想利用磁場(chǎng)的性質(zhì)---對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)線有力的作用，通過(guò)磁體或通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力情況來(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。I小磁針、通電導(dǎo)線研究方法磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向規(guī)定：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向（即N極的受力方向）為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向思考：可以利用小磁針受力情況來(lái)定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小嗎？不能.因?yàn)镹極不能單獨(dú)存在。小磁針靜止時(shí)所受的合力為零，因而不能用測(cè)量N極受力的大小來(lái)確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小I通電導(dǎo)線思考：對(duì)引入的通電導(dǎo)線是否有要求呢？有什么要求？磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度要很短，這樣其對(duì)所處磁場(chǎng)影響不大，也便于用它來(lái)研究磁場(chǎng)各點(diǎn)的性質(zhì)。I電流元Il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叫做電流元磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小孤立的電流元并不存在，如果我們要研究的那部分磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、方向都是一樣的，我們就可以用比較長(zhǎng)的通電導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從結(jié)果中推知電流元的受力情況。理想模型通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力可能與哪些因素有關(guān)？探究影響通電導(dǎo)線受力的因素通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度導(dǎo)線中的電流大小通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的放置方向通電導(dǎo)線長(zhǎng)度一定，研究通電導(dǎo)線受力與電流的關(guān)系導(dǎo)線中的電流大小一定，研究通電導(dǎo)線受力與通電長(zhǎng)度的關(guān)系通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力（導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直）為了便于研究，我們選擇最簡(jiǎn)單的情形，導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放置，采用控制變量法研究受力與電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系。探究影響通電導(dǎo)線受力的因素改變電流I讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3讀數(shù)4讀數(shù)5讀數(shù)6電流大小I/A0.0510.1000.1510.1990.2490.299導(dǎo)線受力F/N0.0040.0080.0120.0160.0200.024導(dǎo)線受力與電流的比值F/I0.0780.0800.0790.0800.8000.080改變導(dǎo)線長(zhǎng)度L讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3讀數(shù)4導(dǎo)線長(zhǎng)度L/cm0.1000.2000.3020.402導(dǎo)線受力F/N0.0150.3000.0460.061導(dǎo)線受力與導(dǎo)線長(zhǎng)度的比值F/L0.1500.1500.1520.152實(shí)驗(yàn)結(jié)論

分析了實(shí)驗(yàn)事實(shí)后得出，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，導(dǎo)線受力的大小既與導(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IL成正比。F正比于LF正比于I引入比例系數(shù)BB與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的大小都沒(méi)有關(guān)系,在不同的磁場(chǎng)中,或在非均勻磁場(chǎng)的不同位置,B不同,所以B正是我們要尋找的表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度（通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直）定義式：定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL之比定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度。

特斯拉NikolaTesla（1856—1943）單位：特斯拉（特）T1T=1方向：規(guī)定小磁針靜止時(shí)N極所指的方向（即N極的受力方向）為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向注意：①B

與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的大小無(wú)關(guān)②在不同的磁場(chǎng)中或者非均勻磁場(chǎng)的不同位置，B的值不同一些磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度/T人體器官內(nèi)的磁場(chǎng)10-13?10-9地磁場(chǎng)在地面附近的平均值5×10-5我國(guó)研制的作為α磁譜儀核心部件的大型永磁體中心的磁場(chǎng)0.1346電動(dòng)機(jī)或變壓器鐵芯中的磁場(chǎng)0.8?1.7核磁共振的磁場(chǎng)3中子星表面的磁場(chǎng)106?108原子核表面的磁場(chǎng)約1012磁感應(yīng)強(qiáng)度B電場(chǎng)強(qiáng)度E物理意義定義式共同點(diǎn)特點(diǎn)方向單位描述磁場(chǎng)的性質(zhì)描述電場(chǎng)的性質(zhì)都是用比值的形式下定義B＝F/(IL)，通電導(dǎo)線與B垂直，B與F、I、L無(wú)關(guān)E＝F/q，E與F、q無(wú)關(guān)矢量,小磁針N極受力方向矢量，放入該點(diǎn)正電荷受力方向1T＝1N/(A·m)1V/m＝1N/C磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較1、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等、方向處處相同的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)2、產(chǎn)生方法（1）距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)（除邊緣部分外）（2）相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)3、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是間隔相等的平行直線二、勻強(qiáng)磁場(chǎng)類比電場(chǎng)線可知，磁感線的疏密程度表示了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。在甲圖中，S1和S2兩處磁感線的疏密不同，面積相同，穿過(guò)的磁感線條數(shù)不同；在乙圖中，S1和S2兩處磁感線的疏密不同，面積不相同，穿過(guò)的磁感線條數(shù)相同。研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，我們需要了解穿過(guò)某一面積的磁感線的多少以及變化情況，為此引入磁通量這一物理量。1.定義：我們將勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場(chǎng)的面積S的乘積，叫作穿過(guò)這個(gè)面的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通。用Φ表示。即：Φ=BS。Φ=BSΦ=BScosθ在SI單位制中，磁通量的單位為：韋伯（Wb）。三、磁通量2．磁通量的正負(fù)(1)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，從另一面穿入時(shí)即為負(fù)值。(2)若磁感線沿相反方向穿過(guò)同一平面，且正向磁通量大小為Φ1，反向磁通量大小為Φ2，則穿過(guò)該平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。

2.在70周年國(guó)慶盛典上第一次亮相的“轟－6N”為國(guó)產(chǎn)新型遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)，可進(jìn)行空中受油，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程奔襲、大區(qū)域遠(yuǎn)航，防區(qū)外打擊，全面提升人民空軍戰(zhàn)略打擊能力。該機(jī)兩翼面積分別為16.5m2，設(shè)北京上空地磁場(chǎng)的豎直分量為0.42×10－4T，試回答下列問(wèn)題：(1)穿過(guò)該機(jī)兩翼的磁通量為多少？(2)若該機(jī)花樣表演翻轉(zhuǎn)180°飛行，此過(guò)程中兩機(jī)翼磁通量變化量為多少？【針對(duì)訓(xùn)練】答案：(1)1.386×10－3Wb

(2)2.772×10－3Wb解析：(1)據(jù)磁通量公式Φ＝BS