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3-1磁感应强度、磁通量.ppt


第三节、磁感应强度 磁通量

磁场力的大小
?

?
?

?

把一段通电直导线放在磁场中 ,实验表明: 当导线与磁场方向垂直时,导线受到的磁场力最大; 当导线与磁场方向平行时,导线受到的磁场力等于零; 当导线方向与磁场方向斜交时,导线所受的磁场力介于 最大值和最小值之间; 磁

场力的大小还与电流的大小、导线的长短有关。
I

B

I

B

I
?

B

I?B F最大

I // B F=0

I与 B斜交 0﹤F ﹤最大值

知识回顾
F 电场强度 E ? q

比值定义法
+Q

表示电场强弱和方向的物理量 反映电场力的性质的物理量

rA

A

电场强度为电场的本身属性 某点E与电场力F及电荷q无关
在确定的电场中: 相同的点,场强E相同 不同的点,场强E不同

rB
B

F 2 F 3F EA ? ? ? q 2q 3q
2F 4F 6F E B? ? ? q 2q 3q

怎样描述磁场的强弱?
3F Il F Il 0.5F Il

条件:B⊥I (l)

磁感应强度
N

a
2F 2I· l

b 2F I· 2l

c

F B? Il
比值定义法

F 在b处, 是个定值 Il F 在a、b、c不同位置, 是不相同 Il

磁感应强度
表示磁场强弱和方向的物理量 反映磁场力的性质的物理量 1、定义:垂直于磁场方向的通电导线,所受的磁场力F 与电流 I 和导线的长度 l 的乘积的比值叫做磁 场中该处的磁感应强度。

F 2、定义式: B ? Il

适用条件:B⊥I (l)

3、单位: 特斯拉,简称:特;符号:T 4、方向: (矢量) 磁感应强度的方向,即磁场中该点的 磁场方向,即磁感线在该点的切线方 向,即小磁针静止时N极在该处的指向 B 的方向与F 的方向垂直。

N 1T ? 1 A? m
N

S

B

S

N

B

思考与讨论
F 有人根据 B ? 提出: Il 磁场中某点的磁感应强度跟磁场力成正比, 跟电流和导线长度的乘积成反比,这种提法 正确吗?为什么?
不正确。 因为磁感强度B是描 述磁场本身性质的物理 量,B与I、L和F无关, 某点的磁感强度B 与该 点是否放置通电导线也 无关。

思考与讨论
检验某处有无电场存在,可以用什么方法? 检验某处有无磁场存在,可以用什么方法? 如果通电导线不受磁场力,该处是否 一定不存在磁场,磁感应强度一定为零吗?

巩固练习
1、垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cm,通 电电流强度I=10A,若它所受的磁场力F=5N,求: (1)该磁场的磁感应强度B是多少? (2)若电流增大到20A,则该磁场的磁感应强度B是多少? 此时它所受磁场力是多大? (3)若导线平行磁场方向,则磁感强度B是多少? 此时它所受磁场力是多大?

F 5 (1) B ? 解: ? T ? 50T IL 10 ? 0.01

(2) ∵B是描述磁场本身性质的物理量, ?B (3) ∵B是描述磁场本身性质的物理量, ?B ∵导线与磁场方向平行, ?F ? 0

F1 ? BI1L ? 50? 20? 0.01N ? 10N

? 50T ? 50T

磁通量Φ

定义——穿过某一平面的磁感线条数的多少。 (适用于任何情况)
Φa = Φb
B

Φb>Φc
b

a

Φc = Φd

B∥S, Φe =0
B B

S B
d
e

c

大家谈 ——研究Φ 与B和S的关系
(1)观察图a和b,Φ 与B有什么关系? Sa=Sb,Ba>Bb,Φa> Φb Φ 与B成正比 (2)观察图a和c,Φ 与S有什么关系? Ba=Bc, Sa<Sc,Φa< Φc Φ 与S成正比

Φ 与B和S的乘积成正比

a

b

条件:匀强磁场,B⊥S

c

磁通量Φ
(1)定义:表示穿过某一平面的磁感线条数的多少。

(2)公式: ? ? BS 只适用于匀强磁场,且磁场方向与平面垂直。 (3)单位:韦伯,简称韦;符号:Wb;1Wb=1T· m2 (4)磁通量是标量,遵循代数运算法则。但有正负之 分,若规定磁感线穿入这个平面为正,则穿出为负。

磁通量大小的计算
磁场和面垂直: 磁场和面平行: 磁场和面成任 意角度:

S

B

S

B

S Sn
?

B

? ? BS

??0

? ? BSn ? BS cos ?

磁通量密度
? ? BS ? 磁通量密度 B ? S (标量)

磁 通 量

(B ? S)

即:穿过垂直于磁场方向的单位面积上的磁通量 (磁感线的条数)和该处的磁感应强度大小相等。 所以:磁感应强度B的大小通常也叫做磁通量密度。

巩固练习
1、根据磁感应强度的定义 的是

F B? Il

,下列说法中正确 (

D



A、在磁场中的某确定位置,B与F成正比,与I、L的乘积 成反比; B、一小段通电直导线在空间某处受磁场力F=0,那么该 处的B一定为零; C、磁场中某处的B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向 相同; D、一小段通电直导线放在B为零的位置,那么它受到的 磁场力F也一定为零。

巩固练习
2、一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连 接后悬挂于a、b两点,棒的中部处于方向垂直于 纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从 M流向N,如图示,此时悬线上有拉力,为了使 拉力等于零,可以( C ) a b F′ A、适当减小磁感强度; F T T B、使磁场反向; × × × × × × × × ×I × C、适当增大电流强度; M ×B× × × × N D、使电流方向改变。
悬线上有拉力: F

拉力等于零:

?T ? G ' F ?G

G

∴磁场力要增大

巩固练习
3、长10厘米,通过3安培电流的直导线,放在匀强磁 场中,调整它的方向,其受到的磁场力在0-0.03牛之间变 化,则该磁场的磁感应强度为 0.1 特。 5、某地的地磁场大约是4.0×10-5 T,一根长为500m的 电线,电流为10A,该导线可能受到的安培力是( B ) A.0.5N B. 0.1N C. 0.3N D. 0.4N

6、磁场中一段2㎝长的直导线,通过2.5A的电流时, 受到的安培力为0.1N,则通电直导线中点处的磁感强 度B可能是 ( AC ) A.2T B.小于2T C.大于2T D.零

巩固练习
4、如右图所示,通电导线由I位置绕固定轴转
到Ⅱ位置,该导线所受安培力的大小(

C



A.变大
B.变小 C.不变

D.不能确定答案

巩固练习
5.关于磁通量,下列说法中正确的是 ( A ) A.穿过某一面积的磁感线条数越多,磁通量越大 B.穿过某一面积的磁通量一定等于面积S与该处 磁感应强度B的乘积 C.若穿过某一面积的磁通量为零,则该处的磁感应 强度一定为零 D.穿过某一面积的磁通量等于该面积上单位面积的 磁感线条数

巩固练习
6.如图所示,两圆环A、B同心放置且半径 RA >RB ,将一条形磁铁置于两圆环心处, 且与圆环平面垂直,则穿过A、B两圆环的 磁通量的大小关系为B ( ) A.ΦA>ΦB N B.ΦA<ΦB C.ΦA=ΦB B A D.无法确定
S

巩固练习
7.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd 在细长磁铁N极附近下落,保持bc边在纸外, ad边在纸内,由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到 位置Ⅲ,且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ,在 这个过程中,线圈中的磁通量( ) D A.是增加的 B.是减少的 C.先增加,后减少 D.先减少,后增加

巩固练习
在磁感应强度为B = 0 .2T的匀强磁场中,有一面积为 S = 30cm2的矩形线框,线框平面与磁场方向垂直,求: (1)穿过线框的磁通量为多大? (2)若从图所示位置开始绕垂直于磁场方向的OO?轴 转过60o角,则穿过线框平面的磁通量为多大? (3)从图示位置开始,在转过1800角 的过程中,穿过线框平面的磁通 量的变化为多少?
(1)Φ 1=BS=0.2×30×10-4Wb=6×10-4Wb (2)Φ 2=BScosθ =0.2×30×10-4×0.5=Wb=3×10-4Wb (3)Φ 3=-BS=-0.2×30×10-4Wb=-6×10-4Wb △Φ =Φ 3-Φ 1=(-6×10-4-6×10-4)Wb=-1.2×10-3Wb 当一个回路平面翻转180°时,磁通量由正变负或由负变正, 磁通量的变化量为△Φ = Φ 2 -Φ 1

小 结
磁感应强度
F (矢量) B ? Il
——表示磁场强弱和方向的物理量

条件:B⊥I (l)

N 1T ? 1 A? m

磁通量密度 ——磁感应强度的大小
(标量)B ? ?
Wb 1T ? 1 2 条件:B⊥S m S 穿过垂直于磁场方向的单位面积上的磁通量(磁感线的 条数)和该处的磁感应强度大小相等。

磁通量 ——穿过某一平面的磁感线的多少。
(标量)?

? BS 条件:B⊥S

1Wb=1T· m2

巩固练习
8、在倾角为θ的光滑斜面上置有一根通有电流I, 长度为l,质量为m的导体棒,若要使棒静止在斜 面上,外加匀强磁场的磁感强度B的最小值 为

mg sin ? Il

,方向

垂直斜面向上。 。

B最小

F最小 m gsin ? ? ? Il Il
G

F最小


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