《磁感應(yīng)強度磁通量（第一課時）》磁體之間的相互作用通電導線之間的相互作用磁體與通電導線之間的相互作用磁場有強弱電磁鐵吸引成噸的鋼鐵條形磁體吸引小鋼球資料磁場有方向磁感應(yīng)強度

定量描述磁場的強弱和方向磁場看不見、摸不著，我們?nèi)绾窝芯磕?？我們是如何研究電場的？想一?Q場源電荷+Q場源電荷試探電荷q+Q場源電荷試探電荷q電場強度+Q場源電荷試探電荷q電場強度必修3課本P12+Q場源電荷試探電荷q定義式：電場強度+Q場源電荷試探電荷q+Q場源電荷試探電荷+q方向：規(guī)定電場中某點的電場強度的方向與正電荷在該點所受靜電力的方向相同。定義式：電場強度借鑒電場的研究方法，我們?nèi)绾窝芯看艌觯肯胍幌氪艌鰧Υ朋w、通電導線有力的作用I小磁針、通電導線研究方法初中物理課本中，是如何定義磁場方向的？想一想初中物理課本中，是如何定義磁場方向的？九年級課本P121想一想磁感應(yīng)強度的方向規(guī)定：小磁針靜止時N極所指的方向（即N極的受力方向）為該點的磁感應(yīng)強度的方向磁感應(yīng)強度的大小可以利用小磁針受力情況來定義磁感應(yīng)強度的大小嗎？I通電導線磁感應(yīng)強度的大小I通電導線對引入的通電導線有什么要求呢？磁感應(yīng)強度的大小I電流元Il磁感應(yīng)強度的大小I電流元Il很短一段通電導線中的電流I與導線長度l的乘積Il叫做電流元磁感應(yīng)強度的大小I電流元Il孤立的電流元不存在，怎么辦呢？很短一段通電導線中的電流I與導線長度l的乘積Il叫做電流元磁感應(yīng)強度的大小通電導線在磁場中受力可能與哪些因素有關(guān)？探究影響通電導線受力的因素探究影響通電導線受力的因素通電導線的長度導線中的電流大小通電導線在磁場中受力導線在磁場中的放置方向探究影響通電導線受力的因素通電導線的長度導線中的電流大小通電導線在磁場中受力（導線與磁場方向垂直）探究影響通電導線受力的因素通電導線長度一定，研究通電導線受力與電流的關(guān)系電流一定，研究通電導線受力與通電長度的關(guān)系控制變量法探究影響通電導線受力的因素需要測量哪些物理量？如何測量？需要哪些實驗儀器？探究影響通電導線受力的因素需要測量哪些物理量？如何測量？需要哪些實驗儀器？電源、開關(guān)、磁場、滑動變阻器、電流表、刻度尺探究影響通電導線受力的因素需要測量哪些物理量？如何測量？需要哪些實驗儀器？電源、開關(guān)、磁場、滑動變阻器、電流表、刻度尺如何測量通電導線受到的力？如何測量通電導線受到的力？探究影響通電導線受力的因素如何測量通電導線受到的力？探究影響通電導線受力的因素如何測量通電導線受到的力？探究影響通電導線受力的因素如何測量通電導線受到的力？較小時，探究影響通電導線受力的因素探究影響通電導線受力的因素N極S極探究影響通電導線受力的因素探究影響通電導線受力的因素213探究影響通電導線受力的因素213探究影響通電導線受力的因素213探究影響通電導線受力的因素213探究影響通電導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導線通電長度/l電流I/A指針偏轉(zhuǎn)/導線受力/F改變通電長度l讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3導線通電長度/l電流I/A指針偏轉(zhuǎn)/導線受力/F探究影響通電導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導線通電長度/l3333電流I/A0.450.911.401.92指針偏轉(zhuǎn)/1234導線受力/F1234改變通電長度l讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3導線通電長度/l123電流I/A1.401.401.40指針偏轉(zhuǎn)/123導線受力/F123探究影響通電導線受力的因素探究影響通電導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導線通電長度/l3333電流I/A0.450.911.401.92指針偏轉(zhuǎn)/1234導線受力/F1234導線受力與電流的比值/(F·I-1)2.222.202.142.08改變通電長度l讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3導線通電長度/l123電流I/A1.401.401.40指針偏轉(zhuǎn)/123導線受力/F123探究影響通電導線受力的因素？改變電流I讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3讀數(shù)4導線通電長度/l3333電流I/A0.450.911.401.92指針偏轉(zhuǎn)/1234導線受力/F1234導線受力與電流的比值/(F·I-1)2.222.202.142.08改變通電長度l讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3導線通電長度/l123電流I/A1.401.401.40指針偏轉(zhuǎn)/123導線受力/F123導線受力與長度的比值/(F·l-1)111探究影響通電導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導線通電長度/l3333電流I/A0.450.911.401.92指針偏轉(zhuǎn)/1234導線受力/F1234導線受力與電流的比值/(F·I-1)2.222.202.142.08導線受力與長度和電流乘積的比值/F·(Il)-10.740.730.710.69改變通電長度l讀數(shù)1讀數(shù)2讀數(shù)3導線通電長度/l123電流I/A1.401.401.40指針偏轉(zhuǎn)/123導線受力/F123導線受力與長度的比值/(F·l-1)111導線受力與長度和電流乘積的比值/F·(Il)-10.710.710.71磁感應(yīng)強度定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il之比定義為磁感應(yīng)強度。

磁感應(yīng)強度（通電導線與磁場方向垂直）定義式：定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il之比定義為磁感應(yīng)強度。

磁感應(yīng)強度（通電導線與磁場方向垂直）定義式：定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il之比定義為磁感應(yīng)強度。

單位：磁感應(yīng)強度（通電導線與磁場方向垂直）定義式：定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il之比定義為磁感應(yīng)強度。

特斯拉NikolaTesla（1856—1943）單位：特斯拉（特）T磁感應(yīng)強度（通電導線與磁場方向垂直）定義式：定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il之比定義為磁感應(yīng)強度。

特斯拉NikolaTesla（1856—1943）單位：特斯拉（特）T1T=1一些磁場的磁感應(yīng)強度必修3課本P110電場強度的矢量性+

Q1P-Q2磁感應(yīng)強度的矢量性磁感應(yīng)強度的矢量性dba

如圖，a、b是兩根通有大小相等、方向相反電流的直導線，請畫出它們連線的中垂線上d點的磁感應(yīng)強度B的方向。磁感應(yīng)強度的矢量性dba

如圖，a、b是兩根通有大小相等、方向相反電流的直導線，請畫出它們連線的中垂線上d點的磁感應(yīng)強度B的方向。磁感應(yīng)強度的矢量性dba

如圖，a、b是兩根通有大小相等、方向相反電流的直導線，請畫出它們連線的中垂線上d點的磁感應(yīng)強度B的方向。磁感應(yīng)強度的矢量性dba

如圖，a、b是兩根通有大小相等、方向相反電流的直導線，請畫出它們連線的中垂線上d點的磁感應(yīng)強度B的方向。（通電導線與磁場方向垂直）定義式：定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的力F跟電流I和導線長度l的乘積Il之比定義為磁感應(yīng)強度。

方向：規(guī)定小磁針靜止時N極所指的方向（即N極的受力方向）為該點的磁感應(yīng)強度的方向磁感應(yīng)強度單位：特斯拉（特）T1T=1電場磁場磁場的基本性質(zhì)：對磁體、通電導線有力的作用類比引入探測物描述“場”的性質(zhì)小結(jié)定量描述電場—電場強度電場看不見、摸不著電場的基本性質(zhì)：對電荷有力的作用引入試探電荷電場強度方向的規(guī)定電場強度大小的定義定量描述磁場—磁感應(yīng)強度磁場看不見、摸不著引入小磁針、電流元磁感應(yīng)強度方向的規(guī)定磁感應(yīng)強度大小的定義理想模型物理量之比定義新物理量探究一對磁感應(yīng)強度的理解【情境導引】如圖所示,三塊相同的蹄形磁鐵并列放在桌上,將一根直導線水平懸掛在磁鐵的兩極間,導線的方向與磁感應(yīng)強度的方向垂直。可以通過控制電路中滑動變阻器來調(diào)節(jié)導線上的電流大小,分別接通“2、3”和“1、4”,可以改變導線通電部分的長度。

(1)當電路接在“2、3”時,調(diào)節(jié)滑動變阻器使導線中電流增大,可以觀察到什么現(xiàn)象?說明了電流越大時,磁場對電流的作用力怎么變化?(2)把電路接在“2、3”時,觀察導線擺動的角度,然后把電路改接在“1、4”,可以觀察到什么現(xiàn)象?說明了在磁場中的通電導線越長時,磁場對電流的作用力怎么變化?(3)根據(jù)上述實驗現(xiàn)象,通電直導線垂直放置在確定的磁場中受到的磁場力F與通過的電流強度I、導線長度L的關(guān)系分別是怎樣的?寫出關(guān)系式。(4)根據(jù)上面關(guān)系,思考應(yīng)該如何定義磁感應(yīng)強度?寫出定義式。要點提示

(1)電流越大,豎直導線的擺角越大,說明電流越大時,導線受力越大。(2)通電導線越長,豎直導線的擺角越大,說明通電導線越長,導線受力越大。(3)磁場力F與電流I和導線長度L成正比,關(guān)系式為F=BIL。(4)將電流元IL垂直放入磁場,它受到的磁場力F與IL之比叫磁感應(yīng)強度,用公式表示為

?！局R歸納】磁感應(yīng)強度的特點1.磁感應(yīng)強度的定義式也適用于非勻強磁場,這時L應(yīng)很短,IL稱為“電流元”,相當于靜電場中的“試探電荷”。2.磁感應(yīng)強度是反映磁場強弱的物理量,它是用物理量之比定義的物理量,由磁場自身決定,與是否引入電流元、引入的電流元是否受力及受力大小無關(guān)。3.因為通電導線取不同方向時,其受力大小不相同,故在定義磁感應(yīng)強度時,式中F是指通電直導線垂直磁場放置時受到的磁場力。4.磁感應(yīng)強度的方向可以有以下幾種表述方式:(1)小磁針靜止時N極所指的方向,即N極受力的方向。(2)小磁針靜止時S極所指的反方向,即S極受力的反方向。(3)磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向。5.磁感應(yīng)強度B為矢量,它有大小及方向,分別表示磁場的強弱與方向。6.磁感應(yīng)強度的疊加規(guī)律:滿足平行四邊形定則。【典例示范】例1(多選)一段直導線長為1cm,通有5A的電流,把它置于磁場中的某點時,受到的磁場力為0.1N,則該點的磁感應(yīng)強度B的值可能為(

)A.1T B.0.5T C.2T D.2.5T答案

CD解析

當I與B垂直時,由

可解得B=2

T,但題中未說明I與B垂直,故B的值也可能大于2

T。規(guī)律方法

正確理解比值定義法

變式訓練1關(guān)于磁感應(yīng)強度B、電流I、導線長度l和電流所受磁場力F的關(guān)系,下面的說法中正確的是(

)A.在B=0的地方,F一定等于零B.在F=0的地方,B一定等于零C.若B=1T,I=1A,l=1m,則F一定等于1ND.若l=1m,I=1A,F=1N,則B一定等于1T答案

A解析

應(yīng)用公式

或F=IlB時要注意導線必須垂直于磁場方向放置,故選項B、C、D錯誤,A正確。探究二磁感應(yīng)強度與電場強度的比較【情境導引】試探電荷放在電場中的某點,若受靜電力為零,則可判斷該點的電場強度為零。若電流元放在磁場中的某處,所受磁場力為零,能判斷該處的磁感應(yīng)強度為零嗎?要點提示

一個電流元在磁場中某處受磁場力的大小與電流元和磁場的方向有關(guān),若電流元平行磁場放置,電流元不受磁場力,故不能判斷該處磁感應(yīng)強度為零?！局R歸納】磁感應(yīng)強度與電場強度的比較比較對象磁感應(yīng)強度B電場強度E物理意義描述磁場的性質(zhì)描述電場的性質(zhì)定義式共同點都是用比值的形式定義的特點,通電導線與B垂直,B與F、I、L無關(guān)E與F、q無關(guān)標矢性矢量方向小磁針N極受力方向正電荷受力的方向場的疊加共同點都遵從矢量合成法則不同點合磁感應(yīng)強度B等于各磁場的B的矢量和合電場強度等于各個電場的電場強度E的矢量和單位1

T=1

N/(A·m)1

V/m=1

N/C【典例示范】例2(多選)關(guān)于磁感應(yīng)強度方向和電場強度方向,下列說法正確的是(

)A.電場強度方向與電荷所受靜電力方向相同B.電場強度方向與正電荷所受靜電力方向相同C.磁感應(yīng)強度方向與小磁針N極所受磁場力方向相同D.磁感應(yīng)強度方向與小磁針靜止時N極所指的方向相同答案

BCD解析

物理學上規(guī)定正電荷在電場中的受力方向為該點電場方向,小磁針N極受力的方向為該點的磁場方向,即小磁針靜止時N極所指的方向,故B、C、D正確。規(guī)律方法

電場強度與磁感應(yīng)強度的易混點(1)磁感應(yīng)強度B是描述磁場力的性質(zhì)的物理量,電場強度E是描述靜電力的性質(zhì)的物理量,E的方向是正電荷的受力方向,B的方向與電流元所受力的方向既不相同,也不相反。(2)電場強度的方向與正電荷所受靜電力的方向相同,而磁感應(yīng)強度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向相同。變式訓練2(多選)關(guān)于試探電荷和電流元,下列說法正確的是(

)A.試探電荷在電場中一定受到靜電力的作用,靜電力與所帶電荷量之比為電場強度的大小B.電流元在磁場中一定受到磁場力的作用,磁場力與該段通電導線的長度和電流乘積之比為磁感應(yīng)強度的大小C.試探電荷所受靜電力的方向與電場方向相同或相反D.電流元在磁場中所受磁場力的方向與磁場方向相同或相反答案

AC解析

電荷在電場中一定受靜電力的作用,且

,A正確;正電荷所受靜電力的方向與電場方向相同,負電荷所受靜電力的方向與電場方向相反,C正確;電流元在磁場中與磁場方向垂直放置時,一定受磁場力的作用,并且

,平行時則不受磁場力的作用,B錯誤;磁感應(yīng)強度的方向不是根據(jù)電流元的受力方向規(guī)定的,D錯誤。探究三磁通量【情境導引】如圖所示,一矩形線框從abcd位置移動到a'b'c'd'位置的過程中(線框平行于紙面移動),中間是一條電流向上的通電導線,請思考:(1)導線的左邊磁場的方向向哪?右邊呢?(2)在移動過程中,當線框的一半恰好通過導線時,穿過線框的磁感線條數(shù)有何特點?要點提示

(1)導線左邊的磁場方向垂直紙面向外,右邊的磁場方向垂直紙面向里。(2)當線框的一半恰好通過導線時,穿過線框垂直紙面向外的磁感線條數(shù)與垂直紙面向里的磁感線條數(shù)相同?！局R歸納】1.磁通量的計算(1)公式:Φ=BS。適用條件:①勻強磁場;②磁感線與平面垂直。(2)在勻強磁場B中,若磁感線與平面不垂直,公式Φ=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。例如圖中的S,則有S⊥=Scosθ,Φ=BScosθ。2.磁通量的正、負(1)磁通量是標量,但有正、負,當磁感線從某一面上穿入時,磁通量為正值,則磁感線從此面穿出時即為負值。(2)若磁感線沿相反方向穿過同一平面,且正向磁通量為Φ1,反向磁通量為Φ2,則穿過該平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。3.磁通量的變化量(1)當B不變,有效面積S變化時,ΔΦ=B·ΔS。(B、S相互垂直時)(2)當B變化,S不變時,ΔΦ=ΔB·S。(B、S相互垂直時)(3)B和S同時變化,則ΔΦ=Φ2-Φ1。4.與磁感應(yīng)強度的聯(lián)系(1)磁感應(yīng)強度B主要描述磁場中某點的磁場情況,與位置對應(yīng);而磁通量用來描述磁場中某一個給定面上的磁場情況,它與給定面對應(yīng)。(2)由Φ=BS得B=,即為磁感應(yīng)強度的另一表達式,表示磁感應(yīng)強度的大小等于穿過垂直磁場方向的單位面積的磁通量。5.與磁感線條數(shù)的關(guān)系磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”,當有不同方向的磁感線同時穿過同一面積時,磁通量指的是合磁場的磁感線穿過其面積的條數(shù),即此時的磁通量為合磁通量?！镜淅痉丁坷?如圖所示,線圈平面與水平方向夾角θ=60°,磁感線豎直向下,線圈平面面積S=0.4m2,勻強磁場磁感應(yīng)強度B=0.6T,則:(1)穿過線圈的磁通量Φ為多少?把線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過120°角,則通過線圈磁通量的變化量為多少?(2)若θ=90°,穿過線圈的磁通量為多少?當θ為多大時,穿過線圈的磁通量最大?答案

(1)0.12Wb

0.36Wb

(2)0

θ=0°解析

(1)線圈在垂直磁場方向上的投影面積S⊥=Scos

60°=0.4×

m2=0.2

m2穿過線圈的磁通量Φ1=BS⊥=0.6×0.2

Wb=0.12

Wb。線圈以cd為軸順時針方向轉(zhuǎn)過120°角后變?yōu)榕c磁場垂直,但由于此時磁感線從線圈平面穿入的方向與原來相反,故此時通過線圈的磁通量Φ2=-BS=-0.6×0.4

Wb=-0.24

Wb。故磁通量的變化量ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-0.24-0.12|

Wb=0.36

Wb。(2)θ=90°時,線圈在垂直磁場方向上的投影面積S⊥=0,據(jù)Φ=BS⊥知,此時穿過線圈的磁通量為零。當θ=0°時,線圈平面與磁場垂直,此時S⊥=S穿過線圈的磁通量最大。規(guī)律方法

磁通量大小的分析與判斷1.通過公式Φ=BS來定量計算,計算磁通量時應(yīng)注意的問題:(1)明確磁場是否為勻強磁場,知道磁感應(yīng)強度的大小。(2)平面的面積S應(yīng)為磁感線通過的有效面積,當平面與磁場方向不垂直時,應(yīng)明確所研究的平面與磁感應(yīng)強度方向的夾角,準確找出垂直面積。(3)線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無關(guān),即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響。2.磁通量是指穿過線圈的磁感線的“凈條數(shù)”,當有不同方向的磁場同時穿過同一線圈時,線圈的磁通量為各磁場穿過該面磁通量的代數(shù)和。變式訓練3如圖所示是一條形磁鐵周圍部分磁感線分布示意圖,線OO'是條形磁鐵的中軸線。在磁場中取兩個圓環(huán)S1、S2進行研究,圓環(huán)S1、S2面積相等,P、Q兩點位于圓環(huán)S1上下對稱的點上,P、P'兩點位于兩圓環(huán)S1、S2相同位置的點上。下列說法正確的是(

)A.P點磁感應(yīng)強度的大小比Q點大B.P點磁感應(yīng)強度的大小比P'點小C.穿過S1的磁通量比穿過S2的大D.穿過S1的磁通量與穿過S2的一樣大答案

C解析

由題圖可知P、Q兩點磁感線疏密程度相同,故兩點的磁感應(yīng)強度的大小相等,故A錯誤;由題圖可知P點的磁感線比P'點的磁感線密,故P點處的磁感應(yīng)強度比P'點大,故B錯誤;根據(jù)磁通量的定義Φ=BS可知,穿過S1的磁通量比穿過S2的大,故C正確,D錯誤。探究四磁場的疊加問題【情境導引】如圖甲所示,A為一根通電的長直導線,則(1)在導線右側(cè)AC區(qū)域磁場的方向和大小怎樣?(2)如圖乙所示,若在虛線C右側(cè)對稱地再放一根與A平行的長直導線B,通以同方向等大電流,則AC區(qū)域磁場的方向和大小怎樣變化?要點提示

(1)根據(jù)安培定則可知,AC區(qū)域的磁場方向為垂直紙面向里;離導線越遠的地方磁場越弱;(2)當再放置導線B時,AC區(qū)域的磁場為A、B導線電流單獨存在時產(chǎn)生的磁場的矢量和,遵循矢量合成的平行四邊形定則。根據(jù)安培定則可知,B導線在AC區(qū)域產(chǎn)生的磁場方向為垂直紙面向外,在同一點,A導線的磁場強,因此,AC區(qū)域的磁場方向仍為垂直紙面向里,大小比放導線B前小了,離導線A越遠,磁場越弱?！局R歸納】磁場的疊加規(guī)律1.磁場是一種特殊的物質(zhì),幾種磁場可以共同占有同一空間。2.當空間內(nèi)有幾種磁場時,空間中某點的磁感應(yīng)強度等于每種磁場單獨存在時在該點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的矢量和?！镜淅痉?/p>