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高二新人教版物理选修3-1课件3.2 磁感应强度


第 二 节

磁感应强度



知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的 物理量

※※

理解磁感应强度的定义.并会用定义式进 行有关计算.



通过实验、类比和分析,体会实验探究的

思路方法.

r /> 巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁,实验室中的小磁铁 只能吸起几枚铁钉(如图所示).磁体磁性的强弱,表现为 它所产生的磁场对磁性物质和电流的作用力的强弱,也就

是说磁场也有强弱之分.那么我们怎样认识和描述磁场的
强弱呢?

知识点 1

磁感应强度及其方向

1.概念: 用来描述磁场 强弱 和 方向的物理量叫做 磁感应强度,用符号 B 表示.

小磁针静止时,N 极所 2.方向:物理学中规定,

指的方向 为该点的磁感应强度方向,简称磁场的方向.

知识点 2 磁感应强度的大小 1.探究影响通电导线受力的因素 (1)将一根 直导线 水平悬挂在磁铁的两极间,导线 的方向与磁场的方向 垂直. (2)控制变量法 ①保持磁场中直导线的长度不变, 改变 电流大小 , 通过观察直导线 摆动角度 大小来比较磁场力大小. ②保持电流不变,改变磁场中直导线长度,通过观 察直导线 摆动角度 大小来比较磁场力大小.

(3)结论:通电直导线与磁场 垂直 时,它受力大 小既与导线的 长度 L 成正比,又与导线中的 电流 I 成正比,即与 I 和 L 的乘积 IL 成正比.

2.磁感应强度的大小:在导线与磁场垂直的最简单 F 情况下,B= IL .式中 F 为电流元 IL 受到的磁场力. 3. 单位: 磁感应强度 B 的单位由 F、I 和 L 的单位 决定.在国际单位制中,磁感应强度的单位是 特斯拉 , N 简称 特 ,符号是 T, 1T=1 . A· m

答案:①描述磁场的强弱 ②小磁针静止时 N F 极的指向 ③B= IL ④导线和磁场垂直

一、对磁感应强度的理解 F 1.在定义式 B= 中,通电导线必须垂直于磁 IL 场方向放置. 2.磁感应强度反映磁场本身的特性,其值决定 于磁场.其值与放入的检验电流的电流强度、导线长 度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流 是否存在等均无关系.

3.磁感应强度的方向: ① 小 磁 针 静 止 时 N 极 指 向 —— 磁 感 应 强 度 方 向.②无论小磁针是否处于静止状态,其N极受力 方向是确定的——即磁感应强度方向. 4.磁场的叠加

像电场一样,磁场也服从叠加原理.如果有几
个磁场同时存在,则它们的磁场互相叠加,这时某 点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度 的矢量和.

二、磁感应强度 B 与电场强度 E 的比较

[特别提醒]磁感应强度 B 是描述磁场力的性质的 物理量,电场强度 E 是描述电场力的性质的物理量, E 的方向是该点正电荷的受力方向,B 的方向与该点 电流元所受力方向即不相同,也不相反,F 的方向由 后面学习的左手定则判定.

误区:受电场中电场强度的方向是该点正电荷的 受力方向的影响,误认为磁感应强度的方向与通电导 线受力的方向一致. 点拨:磁感应强度的方向规定为小磁针 N 极受力 的方向:即小磁针静止时 N 极的指向. B 的方向与该点电流元所受力方向既不相同,也 不相反,F 的方向由后面学习的左手定则判定.

易错点:对磁感应强度的概念理解不清导致错解 案例:关于磁感应强度 B,以下说法正确的是( A.B 与 F 成正比,与 IL 成反比 B.B 的大小与 F、IL 无关 C.当一段通电导线在空间某处受的力为零时,该处 一定没有磁场 D. 通电导线在磁场中受力的方向就是磁感应强度的 方向 )

[易错答案]ACD F [易错分析]根据磁感应强度的定义式 B= ,误认为 IL B 与 F 成正比与 IL 成反比,当 F=0 时 B=0,而错选 AC,受电场力与电场强度方向关系的影响,误认为电流 元在磁场中受力的方向与该处磁场方向一致而错选 D.

F [正确解答]B= 只是用比值定义法对磁感应强度进 IL 行的定义, 它的大小与 F、 无关, IL 是由磁场本身决定的, 通电导线在磁场中受的力不仅与 B、I、L 有关,还与它们 的方向关系有关,当导线与磁场方向垂直时受力最大,当 导线与磁场方向平行时,受力为零.通电导线在磁场中受 力的方向与磁场方向垂直,只有 B 项正确.
[正确答案]B

[感悟心语]磁场与电场,磁感应强度与电场强度有很 多相似之处,学习中要加以类比、分析,找出其中的不同 与相同之处,加深对两组概念的理解.

题型 1 考例

对磁感应强度的理解 下列关于磁感应强度的说法中正确的是( )

A.磁场中某处磁感应强度的大小,就是通以电流 I、 长为 L 的一小段导线放在该处时所受磁场力 F 与 I、L 乘 积的比值

B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用,则该 处可能有磁场 C.一小段通电导线放在磁场中 A 处时受磁场力比放 在 B 处大,则 A 处磁感应强度比 B 处的磁感应强度大 D.因为 B=F/IL,所以某处磁感应强度的大小与放 在该处的通电导线 IL 乘积成反比

点拨:解答本题时应把握以下两点: (1)磁感应强度的大小由磁场本身决定, 是磁场的固有 性质. (2)通电导线垂直磁场放置时受磁场力最大, 平行时最 小,为零.

解析:可通过如下表格对各选项逐一分析: 选项 A B 透析过程 选项中没有强调导线与磁场方向垂直 导线平行于磁场方向时,不受磁场力 的作用 导线与磁场之间的夹角关系不明确, C 无法判断 B 的大小 磁感应强度的大小由磁场本身决定, D 不随 F、I、L 的变化而变化 × 结论 × √

×

答案:B

点评: 如果在空间有一个磁感应强度的大小和方向均 不变的磁场, 导线的放置方向不同, 受到的磁场力也不同.

变式 1

(2010· 铁岭高二检测)关于磁感应强度的说法 )

中,正确的是(

A.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用, 则该处的磁感应强度一定为零 B. 一小段通电导体在磁场中某处受到的磁场力越小, 说明该处的磁感应强度越小

C.磁场中某点的磁感应强度方向,就是放在该点的 一小段通电导体的受力方向 D.磁场中某点的磁感应强度的大小和方向与放在该 点的通电导体受力情况无关
答案:D

题型 2 磁感应强度的计算 考例 如图甲所示, 在蹄形磁铁间垂直磁感应强度方

向放置一长为 L、质量为 m 的铝制金属杆,金属杆用两根 金属细丝悬挂在绝缘支架上, 在金属杆中通以恒定电流 I, 结果金属丝在磁场作用下偏离竖直方向 θ 角(已知导线受 的磁场力方向水平),如图乙所示(侧视图).求蹄形磁铁磁 极间的磁感应强度.

解析:分析导线的受力情况如图丙所示,由平衡条件 F mgtanθ 知, F=mgtanθ.根据磁感应强度的定义式 B= = IL IL

mgtanθ 答案:B= IL

点评: 本题综合运用了通电导线在磁场中受力及平 衡的知识, 要正确把握物理情景, 从力的关系入手分析.

变式 2 长 10cm 的导线,放入匀强磁场中,它的 方向和磁场方向垂直, 导线中的电流强度是 3.0A, 受到 的磁场力是 1.5×10-3N, 则该处的磁感应强度 B 大小为 ( ) A.5.0×10-3T C.5.0×10-1T B.5.0×10-2T D.5.0T

答案:A

解析:依题:L=10cm=10×10-2m I=3.0A,F=1.5×10 3N 所以有 1.5×10- 3 F -3 B= = T - 2T=5.0×10 IL 3.0×10×10


故选项 A 正确.

题型 3 开放· 探究 考例 请你思考: 电场强度是利用电荷在电场中会

受到电场力的作用这一特性定义的.小磁体放在磁场 中,它的两极也会受到磁场力的作用,为什么没有利用 磁极受力这一特性来定义磁感应强度呢?

解析:因为小磁体在磁场中 N 极和 S 极都受到磁 场力的作用,最终因所受磁场力的合力为零而达到平 衡, 由于无法单独测量 N 极的受力, 所以不可能从磁极 受力这一特性来定义磁感应强度.

点评: 从定义磁感应强度时无法利用小磁体受力特 性到引入电流元的思想方法中,我们得到启示:在处理 问题时只有广开思路、全面考虑、灵活变换思维角度, 才能迅速找出解决问题的方法.

变式 3 如图所示是实验室里用来测量磁场力的一 种仪器——电流天平,某同学在实验室里,用电流天平 测算通电螺线管中的磁感应强度, 他测得的数据记录如 下所示,请你算出通电螺线管中的磁感应强度 B.(螺线 管内磁场方向沿轴线方向,CD 段导线受的磁场力方向 竖直向下)

已知:CD 段导线长度:4×10 2m 天平平衡时钩码重力:4×10 5N 通过导线的电流:0.5A
答案:2.0×10-3T




解析: 由题意知, I=0.5A, G=4×10- 5N, L=4×10
-2

m.电流天平平衡时,导线所受磁场力的大小等于钩码

F 的重力,即 F=G.由磁感应强度的定义式 B= 得:B IL 4.0×10 5 F -3 = = T. - 2T=2.0×10 IL 0.5×4.0×10 所以,通电螺线管中的磁感应强度为 2.0×10-3T.



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