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文檔簡介
學習目標STSE情境導(dǎo)學1.知道磁感應(yīng)強度的概念及物理意義.(重點)2.理解磁感應(yīng)強度的方向、大小、定義式和單位.(重點)3.進一步體會如何通過比值定義法定義物理量.4.知道磁通量,通過計算磁通量的大小進一步理解定量描述磁場的方法.(難點)知識點一磁感應(yīng)強度的方向1.磁感應(yīng)強度的物理意義.用磁感應(yīng)強度來描述磁場的強弱和方向.2.磁感應(yīng)強度的方向.物理學規(guī)定,在磁場中的任一點,小磁針N極受力的方向,亦即小磁針靜止時N極所指的方向.知識點二磁感應(yīng)強度的大小勻強磁場1.磁感應(yīng)強度B.(1)大?。築=eq\f(F,IL).(2)單位:在國際單位制中,磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉,簡稱特,符號是T,1T=1N/(A·m).2.勻強磁場.(1)特點:磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同.(2)勻強磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線.知識點三磁通量1.磁感應(yīng)強度B與面積S的乘積叫作穿過該平面的磁通量,用符號Φ表示.2.公式:Φ=BS.3.單位:在國際單位制中,磁通量的單位是韋伯,簡稱韋,符號是Wb.1.(多選)一電流元放在同一勻強磁場中的四個位置,如圖所示,已知電流元的電流I、長度L和受力F,則可以用eq\f(F,IL)表示磁感應(yīng)強度B的是()ABCD解析:當通電導(dǎo)線垂直于磁場方向時,可用eq\f(F,IL)表示磁感應(yīng)強度B.B、D中電流的方向不與磁場方向垂直,不可用eq\f(F,IL)表示磁感應(yīng)強度.答案:AC2.(多選)有關(guān)磁感應(yīng)強度的下列說法中,正確的是()A.磁感應(yīng)強度是用來表示磁場強弱及方向的物理量B.磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向C.小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向D.小磁針N極的指向就是該處磁感應(yīng)強度的方向解析:磁感應(yīng)強度是用來描述磁場強弱及方向的物理量,A正確;磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向表示該點的磁場的方向,磁場方向也就是小磁針N極受力的方向,故B、C正確;小磁針靜止時N極的指向為該處的磁場方向,D錯誤.答案:ABC學習小結(jié)1.磁感應(yīng)強度概念的提出是為了更準確描述磁場.2.根據(jù)比值定式法的特點理解磁通量探究一對磁感應(yīng)強度的理解1.磁場的決定因素:磁感應(yīng)強度是定量描述磁場的物理量,磁場中某點的磁感應(yīng)強度的大小取決于磁場本身,與其他因素無關(guān).2.磁感應(yīng)強度的特點.(1)磁感應(yīng)強度是反映磁場強弱的物理量,它是用比值法定義的物理量,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).(2)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”.(3)因為通電導(dǎo)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(dǎo)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.3.磁感應(yīng)強度與電場強度的比較.項目磁感應(yīng)強度B電場強度E物理意義描述磁場力的性質(zhì)描述電場力的性質(zhì)定義式B=eq\f(F,IL)E=eq\f(F,q)大小描述磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強度的大小電場線的疏密表示電場強度的大小方向小磁針N極的受力方向,是矢量放入該點正電荷的受力方向,是矢量場的疊加合磁感應(yīng)強度等于各磁場的磁感應(yīng)強度的矢量和合場強等于各電場的場強的矢量和單位1T=1N/(A·m)1N/C=1V/m【典例1】關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向,下面說法正確的是()A.磁感應(yīng)強度的方向就是小磁針N極所指的方向B.磁感應(yīng)強度的方向與小磁針在任何情況下N極的受力方向一致C.磁感應(yīng)強度的方向由放置在該點的小磁針靜止時N極所指方向決定D.若把放置在磁場中的小磁針移走,則該點磁感應(yīng)強度的方向就會發(fā)生變化解析:磁感應(yīng)強度的方向,是小磁針N極的受力方向,也是小磁針靜止時N極所指方向,A錯誤,B正確;磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向由磁場本身決定,與小磁針無關(guān),C、D錯誤.答案:B磁場方向的四種表述(1)磁感應(yīng)強度方向.(2)磁感線的切線方向.(3)小磁針在該點N極受力的方向.(4)小磁針靜止時N極的指向.1.(多選)把一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入一勻強磁場中,圖中能正確反映各量間關(guān)系的是()解析:磁感應(yīng)強度的大小和方向由磁場自身決定,不隨F或IL的變化而變化,故B正確,D錯誤;當導(dǎo)線垂直于磁場放置時,有B=eq\f(F,IL),即F=ILB,所以B不變的情況下F與IL成正比,故A錯誤,C正確.答案:BC2.在磁場中某一點放入一通電導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁場垂直,導(dǎo)線長1cm,電流為5A,所受磁場力為5×10-2N.(1)這點的磁感應(yīng)強度是多大?(2)若讓導(dǎo)線與磁場平行,這點的磁感應(yīng)強度多大?通電導(dǎo)線受到的磁場力多大?解析:(1)磁感應(yīng)強度B=eq\f(F,IL)=eq\f(5×10-2,5×1×10-2)T=1T.(2)磁感應(yīng)強度B是磁場本身的性質(zhì),與F、I、L無關(guān),與導(dǎo)線的方向無關(guān),若導(dǎo)線與磁場平行,磁感應(yīng)強度不變,B=1T,而磁場力為0.答案:(1)1T(2)1T0探究二對磁通量的進一步理解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.如果磁場B不與我們研究的對象垂直,例如圖中的S,則有S⊥=Scosθ,Φ=BScosθ.式中Scosθ即為面積S在垂直于磁感線方向上的投影面積,我們稱之為“有效面積”.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,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ΔΦ=Φ2-Φ1.(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.磁感線的凈條數(shù)定性表示磁通量B環(huán)面積大,但磁感線的凈條數(shù)比A環(huán)中少,故ΦA(chǔ)>ΦB.4.磁通密度.(1)由Φ=BS得B=eq\f(Φ,S),叫作磁通密度.單位:Wb/m2.(2)關(guān)系:1T=1Wb/m2=1N/(A·m).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.【典例2】如圖所示,有一個垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.8T,磁場有明顯的圓形邊界,圓心為O,半徑為10cm.現(xiàn)在在紙面內(nèi)先后放上圓線圈A、B和C(圓中未畫出),圓心均在O處,A線圈的半徑為1cm,共10匝;B線圈的半徑為2cm,只有1匝;C線圈的半徑為0.5cm,只有1匝.(1)在磁感應(yīng)強度B減為0.4T的過程中,A和B線圈中的磁通量改變了多少?(2)在磁場方向轉(zhuǎn)過30°角的過程中,C線圈中的磁通量改變了多少?解析:(1)對A線圈,有Φ1=B1πreq\o\al(2,A),Φ2=B2πreq\o\al(2,A)故A線圈的磁通量的改變量為ΦA(chǔ)=|Φ2-Φ1|=(0.8-0.4)×3.14×10-4Wb=1.256×10-4Wb,B線圈的磁通量的改變量為ΦB=(0.8-0.4)×3.14×(2×10-2)2Wb=5.024×10-4Wb.(2)對C線圈,Φ1=Bπreq\o\al(2,C);磁場方向轉(zhuǎn)過30°角,線圈在垂直于磁場方向的投影面積為πreq\o\al(2,C)cos30°,則Φ2=Bπreq\o\al(2,C)cos30°,故磁通量的改變量為ΔΦC=Bπreq\o\al(2,C)(1-cos30°)=0.8×3.14×(5×10-3)2×(1-0.866)Wb=8.4×10-6Wb.答案:(1)1.256×10-4Wb5.024×10-4Wb(2)8.4×10-6Wb磁通量大小的分析與判斷1.定量計算.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S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.定性判斷.磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”,當有不同方向的磁場同時穿過同一面積時,此時的磁通量為各磁場穿過該面磁通量的代數(shù)和.3.(多選)面積為2.5×10-2m2的矩形線圈放在磁感應(yīng)強度為4.0×10-2T的勻強磁場中,則穿過線圈的磁通量可能是()A.1.0×10-2WbB.1.0×10-3WbC.1.0×10-4WbD.0解析:線圈與磁場垂直時,通過它的磁通量最大,且Φm=BS=1.0×10-3Wb.線圈與磁場平行時,通過它的磁通量為0.故通過線圈的磁通量范圍是0≤Φ≤1.0×10-3Wb.所以A錯誤,B、C、D正確.答案:BCD4.如圖所示,一矩形線圈abcd有一半處在磁感應(yīng)強度垂直平面向里的勻強磁場中,虛線MN為磁場邊界且與cd邊平行,穿過線圈的磁通量為Φ1.當線圈以cd為軸從圖中位置轉(zhuǎn)過45°的瞬間,穿過線圈的磁通量為Φ2,則()A.Φ1∶Φ2=eq\r(2)∶1B.Φ1∶Φ2=1∶eq\r(2)C.Φ1∶Φ2=(eq\r(2)+1)∶1D.Φ1∶Φ2=(eq\r(2)-1)∶1解析:設(shè)ab=l1,bd=2l2,則Φ1=Bl1l2,Φ2=B(2l1cos45°-l1)l2,所以Φ1∶Φ2=(eq\r(2)+1)∶1.故選C.答案:C5.如圖所示,兩個同心放置的平面金屬圓環(huán)、條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直,則通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關(guān)系是()A.Φa>Φb
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