物理-王鴻杰-磁感應(yīng)強度、磁通量

1、13 磁感應(yīng)強度 磁通量尼古拉特斯拉（Nikola Tesla，1856年1943年），塞爾維亞塞爾維亞裔美籍發(fā)發(fā)明家明家、機械工程師機械工程師和電機工程師電機工程師。他被認為是電力商業(yè)化的重要推動者， 并因主持設(shè)計了現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的交流電交流電力系統(tǒng)而最為人知。學(xué)學(xué) 習習 目目 標標1.1.理解磁感應(yīng)強度的定義，知道它是描述磁場強度的理解磁感應(yīng)強度的定義，知道它是描述磁場強度的 物理量物理量. .2.2.能利用磁感應(yīng)強度的定義式進行有關(guān)計算能利用磁感應(yīng)強度的定義式進行有關(guān)計算. .3.3.理解什么是磁通量，知道其與磁感應(yīng)強度的關(guān)系，理解什么是磁通量，知道其與磁感應(yīng)強度的關(guān)系， 并能進行磁通量的

2、計算，能初步判斷磁通量的變化并能進行磁通量的計算，能初步判斷磁通量的變化 情況情況. .對放入其中的電荷有電場力的作用對放入其中的電荷有電場力的作用(1)(1)電場的強弱電場的強弱: :試探電荷所受電場力跟電荷量的比值試探電荷所受電場力跟電荷量的比值 E=F/qE=F/q , ,試探點電荷受力越大場強越強，反之就越小試探點電荷受力越大場強越強，反之就越小. .(2)(2)電場的方向與電場的方向與正試探電荷的受力方向正試探電荷的受力方向相同相同電場的基本性質(zhì)是什么？電場的基本性質(zhì)是什么？如何描述電場的強弱和方向？如何描述電場的強弱和方向？復(fù)習回顧復(fù)習回顧磁場的基本性質(zhì)是什么？磁場的基本性質(zhì)是什么

3、？對放入其中的磁對放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有體或通電導(dǎo)體有磁力的作用磁力的作用思考：電場中如何引入電場強度的？思考：電場中如何引入電場強度的？在電場中引入檢驗電荷在電場中引入檢驗電荷用該檢驗電荷所受的電場力與該檢驗電荷的電荷量的比用該檢驗電荷所受的電場力與該檢驗電荷的電荷量的比值定義為值定義為E E即：即：qFE 提問：我們能否將安培力與電場力提問：我們能否將安培力與電場力進行類比？進行類比？問題：磁感應(yīng)強度的大小能否從小磁針受力的情況來判斷問題：磁感應(yīng)強度的大小能否從小磁針受力的情況來判斷? ?不能不能. .因為因為N N極不能單獨存在極不能單獨存在. .小磁針靜止時所受的合力為小磁針靜止時

4、所受的合力為零，因而不能用測量零，因而不能用測量N N極受力的大小來確定磁感應(yīng)強度的極受力的大小來確定磁感應(yīng)強度的大小大小1.1.思考：在同一點思考：在同一點B B放置不同的通電導(dǎo)放置不同的通電導(dǎo) 線，線，F(xiàn) F于于ILIL的比值有何特點的比值有何特點2.2.思考：在同不同位置思考：在同不同位置A.B.CA.B.C放置相同放置相同的通電導(dǎo)線，的通電導(dǎo)線，F(xiàn) F于于ILIL的比值有何特點的比值有何特點觀察教材觀察教材P89P89圖圖3-3-13-3-1同一磁場中同一磁場中FILFIL，F(xiàn)/ILF/IL的比值的比值為恒量；為恒量；精確的實驗研究表明：通電導(dǎo)線與磁場方向精確的實驗研究表明：通電導(dǎo)線與

5、磁場方向垂直垂直時，它受時，它受安培安培力的大小既與導(dǎo)線的長度力的大小既與導(dǎo)線的長度L L成正比，又與導(dǎo)線中的電流成正比，又與導(dǎo)線中的電流I I成正比，即與成正比，即與I I和和L L的乘積的乘積ILIL成正比成正比不同磁場中，不同磁場中，F(xiàn)/ILF/IL的比值一的比值一般不同般不同; ;一、磁感應(yīng)強度一、磁感應(yīng)強度1.1.定義：定義：3.3.單位：單位：4.4.方向：方向：在磁場中在磁場中垂直于磁場方向垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場力的通電導(dǎo)線，所受的磁場力F F跟電流跟電流I I和導(dǎo)線長度和導(dǎo)線長度L L的乘積的乘積ILIL的的比值比值叫磁感應(yīng)強度叫磁感應(yīng)強度在國際單位制中在國際單位

6、制中, ,磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉, ,簡稱特簡稱特, , 符號是符號是T T1T=1N/1T=1N/（AmAm）磁感應(yīng)強度是矢量磁感應(yīng)強度是矢量, , 方向與該點磁場的方向一致方向與該點磁場的方向一致, ,不是安培力的方不是安培力的方向向2.2.定義式：定義式：FBIL（條件：（條件： ）BI5.物理意義：描述電磁力的性質(zhì)6.矢量性：小磁針靜止時N極的指向即為該處的磁場方向。注意：不是安培力的方向一、磁感應(yīng)強度一、磁感應(yīng)強度應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：1.1.勻強磁場勻強磁場2.2.非勻強磁場非勻強磁場當導(dǎo)線很短時，所在各點的磁感應(yīng)強度變化小，可近似當導(dǎo)線很短時，所在各點的磁

7、感應(yīng)強度變化小，可近似地認為磁場是勻強磁場地認為磁場是勻強磁場. .1.1.磁感應(yīng)強度由通電導(dǎo)線的長度、電流及導(dǎo)線受力決定嗎？磁感應(yīng)強度由通電導(dǎo)線的長度、電流及導(dǎo)線受力決定嗎？B B與與L L、I I、F F無關(guān)，與場源和該點在場中的位置有關(guān)無關(guān)，與場源和該點在場中的位置有關(guān)2.2.用用B=F/ILB=F/IL進行計算時，要注意什么問題？進行計算時，要注意什么問題？導(dǎo)線電流的方向與磁場方向的關(guān)系，要注意兩者必須垂直導(dǎo)線電流的方向與磁場方向的關(guān)系，要注意兩者必須垂直. .通電通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時受到的磁場力最大，平行時最小為零導(dǎo)線與磁場方向垂直時受到的磁場力最大，平行時最小為零3.3.反映磁

8、場什么性質(zhì)？反映磁場什么性質(zhì)？物理意義：物理意義：B B是表示磁場強弱和方向的物理量，是描述磁場力的是表示磁場強弱和方向的物理量，是描述磁場力的性質(zhì)的物理量，是矢量性質(zhì)的物理量，是矢量. .滿足平行四邊形定則。滿足平行四邊形定則。磁感應(yīng)強度的理解磁感應(yīng)強度的理解: :4.4.你認為電場力（磁場力）在方向上與電場強度（磁感應(yīng)你認為電場力（磁場力）在方向上與電場強度（磁感應(yīng)強度）有何關(guān)系？強度）有何關(guān)系？電場強度方向規(guī)定為正電荷受力方向；磁感應(yīng)強度方向規(guī)電場強度方向規(guī)定為正電荷受力方向；磁感應(yīng)強度方向規(guī)定為小磁針北極受力方向，與電流受力方向垂直定為小磁針北極受力方向，與電流受力方向垂直. .5.5

9、.若在某一點同時存在幾個磁場，則該點的磁感應(yīng)強度若在某一點同時存在幾個磁場，則該點的磁感應(yīng)強度B B如如何？何？若某一空間同時存在幾個磁場，空間的磁場應(yīng)由這幾個磁若某一空間同時存在幾個磁場，空間的磁場應(yīng)由這幾個磁場疊加而成，某點的磁感應(yīng)強度為場疊加而成，某點的磁感應(yīng)強度為B B，則有：，則有：B=BB=B1 1+B+B2 2+B+B3 3（矢量和），用平行四邊形法則運算（矢量和），用平行四邊形法則運算二、磁通量二、磁通量磁感線的疏密程度反映了磁場的強弱，即磁感線的疏磁感線的疏密程度反映了磁場的強弱，即磁感線的疏密程度與磁感應(yīng)強度有關(guān)聯(lián)，它們之間又有什么樣的密程度與磁感應(yīng)強度有關(guān)聯(lián)，它們之間又有

10、什么樣的定量關(guān)系呢？定量關(guān)系呢？我們需要引入一個新的概念我們需要引入一個新的概念磁通量磁通量1.1.磁通量：在磁感應(yīng)強度為磁通量：在磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場中，有一塊垂直磁的勻強磁場中，有一塊垂直磁感線方向的面積為感線方向的面積為S S的平面，我們定義的平面，我們定義BSBS為通過這個面的磁為通過這個面的磁通量，簡稱磁通通量，簡稱磁通，用用 表示表示. .2.2.表達式：表達式： = BS = BS3.3.磁通量的單位：磁通量的單位：韋伯，簡稱韋伯，簡稱 韋；韋； 符號：符號：WbWb4.4.磁通密度：磁通密度：由由 = BS = BS 得得 B= /SB= /S我們把磁感應(yīng)強度我們把磁感

11、應(yīng)強度B B又叫做磁通密度又叫做磁通密度1T=1Wb/m1T=1Wb/m2 25.5.如果磁感應(yīng)強度如果磁感應(yīng)強度B B和線框平面和線框平面不垂直不垂直（1 1）可以把線框）可以把線框 bcdbcd在垂直于磁在垂直于磁場方向上投影場方向上投影=BS=BS中的中的S S看作投看作投影面積影面積B BB B1 1B B2 2（2 2）可以把磁感應(yīng)強度）可以把磁感應(yīng)強度B B分解為分解為垂直線框平面的分量垂直線框平面的分量B B1 1和平行于和平行于線框平面的分量線框平面的分量B B2 2（3 3）磁感應(yīng)強度）磁感應(yīng)強度B B與線框平面平行時與線框平面平行時 = BS=0= BS=0磁通量的計算式可

12、寫為：磁通量的計算式可寫為：BS注意：注意：1.1.磁通量是標量，有正負。正負不表示大小，表示磁通量是標量，有正負。正負不表示大小，表示磁感線從某個面穿入或穿出磁感線從某個面穿入或穿出例如：設(shè)磁感線從右邊穿出為正，則例如：設(shè)磁感線從右邊穿出為正，則=BS若從左邊穿出，則若從左邊穿出，則=-BS2.磁通量的變化磁通量的變化:例：勻強磁場的磁感線垂直于線圈平面，磁場的磁例：勻強磁場的磁感線垂直于線圈平面，磁場的磁感應(yīng)強度為感應(yīng)強度為B，線圈的面積為，線圈的面積為S，這時穿過線圈，這時穿過線圈的磁通量為的磁通量為_；線圈繞其對稱軸轉(zhuǎn)過；線圈繞其對稱軸轉(zhuǎn)過90時穿過線圈的磁通量為時穿過線圈的磁通量為_

13、.線圈從最線圈從最初的位置轉(zhuǎn)過初的位置轉(zhuǎn)過180的過程中，穿過線圈的磁通的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量是量的變化量是_ 12 3.磁通量的物理意義：磁通量的物理意義：表示穿過閉合線圈磁感線的條數(shù)表示穿過閉合線圈磁感線的條數(shù)故：對于剛才的問題，有故：對于剛才的問題，有=BS而不是而不是=NBS思考：若為思考：若為N N 匝線圈，匝線圈，則磁通量又為多少？則磁通量又為多少？ =BS ? =NBS?例例1.1.關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是（關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是（ ）A A由由B=F/IL B=F/IL 可知，可知，B B與與F F成正比，與成正比，與ILIL成反比成反比B B

14、通電導(dǎo)線放在磁場中的某點，那點就有磁感應(yīng)強度，如通電導(dǎo)線放在磁場中的某點，那點就有磁感應(yīng)強度，如果將通電導(dǎo)線拿走，那點的磁感應(yīng)強度就為零果將通電導(dǎo)線拿走，那點的磁感應(yīng)強度就為零C C通電導(dǎo)線不受安培力的地方一定不存在磁場，即通電導(dǎo)線不受安培力的地方一定不存在磁場，即B B0 0D D磁場中某一點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，其大小和磁場中某一點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，其大小和方向是唯一確定的，與通電導(dǎo)線無關(guān)方向是唯一確定的，與通電導(dǎo)線無關(guān)D D典例分析典例分析例例2.2.下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A穿過某個平面的磁通量為零，該處的磁感應(yīng)強度也為零穿過某個平面的磁通量為零，該

15、處的磁感應(yīng)強度也為零B B穿過某個平面的磁通量越大，該處磁感穿過某個平面的磁通量越大，該處磁感應(yīng)應(yīng)強度越大強度越大C C穿過垂直于磁感穿過垂直于磁感應(yīng)應(yīng)強度方向某面積的磁感線條數(shù)等于磁感強度方向某面積的磁感線條數(shù)等于磁感應(yīng)強度應(yīng)強度D D當平面跟磁場方向平行時，穿過這個面的磁通量必為零當平面跟磁場方向平行時，穿過這個面的磁通量必為零D D例例3.3.如圖所示，如圖所示， bcdbcd是一豎直放置的矩形線框，線框面是一豎直放置的矩形線框，線框面積為積為S S，放在磁感應(yīng)強度為，放在磁感應(yīng)強度為B B的勻強水平磁場中，的勻強水平磁場中， b b邊在邊在水平面內(nèi)且與磁場方向成水平面內(nèi)且與磁場方向成6

16、060 角，則穿過導(dǎo)線框的磁通量角，則穿過導(dǎo)線框的磁通量 = = . .3BS20.050.050.40.40.40.4B B4.4.一根長一根長20cm20cm的通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為的通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為0.4T0.4T的勻強磁的勻強磁場中場中, ,導(dǎo)線與磁場方向垂直導(dǎo)線與磁場方向垂直. .若它受到的安培力為若它受到的安培力為4 41010-3-3N N則導(dǎo)線中的電流強度是則導(dǎo)線中的電流強度是 A A，若將導(dǎo)線中的電流減小，若將導(dǎo)線中的電流減小0.05A0.05A，則該處的磁感應(yīng)強度為，則該處的磁感應(yīng)強度為 T T，當導(dǎo)線的長度，當導(dǎo)線的長度在原位置縮短為原來的一半時，該處的磁感應(yīng)強度為在原位置縮短為原來的一半時，該處的磁感應(yīng)強度為 _T._T.5.5.在磁場中某一點在磁場中某一點, ,有一根長有一根長1cm1cm的通電導(dǎo)線的通電導(dǎo)線, ,導(dǎo)線