1、第三章 磁场,3.3 磁感应强度 磁通量,法拉第引入磁感线形象的描述了磁场的性质。,1、磁感线的疏密表示磁场的强弱,2、磁感线的任一点的切线方向表示该点磁场的方向,通电直导线,环形电流,地磁场,电动机辐向分布磁场,磁感线只能是定性的描述磁场的性质。,问题:能不能从定量的角度来描述磁场的性质呢?,1.定义:安培力与电流和导线长度乘积的比值,2.定义式:,(比值定义法),3.单位:SI制中,特斯拉(T),4.方向:小磁针在该点N极的受力方向,强调:磁感应强度只与磁场本身有关,一、磁感应强度 B,5. 物理意义:表示磁场的强弱和方向,磁感应强度的大小,磁场的强弱,磁感应强度的方向,磁场的方向,小磁针
2、在该点N极的受力方向,一、磁感应强度 B,6. 磁通密度:垂直穿过单位面积的磁感线的条数,在数值上等于该处的磁感应强度。,一、磁感应强度 B,7. 匀强磁场:磁场中某区域磁感应强度大小和方向处处相同 ,磁感线为等间距的平行直线。,8. 磁感应强度有大小也有方向,所以是矢量。如果某点同时处于多个磁场中,则该点的磁感应强度的计算遵循矢量的叠加原理。,两根非常靠近且相互垂直的长直导线分别通相同强度的电流,方向如图所示,那么两电流在垂直导线平面所产生的磁场方向向内且最强的区域是( ) A.区域1 B.区域2 C.区域3 D.区域4,C,一、磁感应强度 B,在研究磁场穿过某一面的磁感线的疏密程度时,常常
3、要定量讨论疏密程度和磁感应强度的关系。,物理学中引入另一个物理量,二、磁通量,1. 定义:磁场中穿过某一面积(S)的磁感线条数称穿过该面积的磁通量。,在磁感应强度为B的匀强磁场中,当磁场方向与某一面积S垂直时,则穿过该面积的磁通量为:,2.单位:韦伯,简称韦,符号Wb,问题:如果面积为S的平面与磁场方向不垂直时,则穿过该面积的磁通量还会不会是BS呢?,二、磁通量,3.磁通量是标量,但有正负,从图示中可以看出:当平面与磁场方向的夹角变化时,穿过平面的磁感线条数也发生变化。,穿过平面的磁感线条数与平面在垂直磁场方向上的投影面积穿过的磁感线条数相等。,为平面与垂直磁场方向的夹角,当平面与磁场方向平行
4、时。磁通量=?,二、磁通量,当平面转过1800,此时的磁通量又是多少?,可见,磁通量虽然是标量,但还是有正负。正负是用来表示穿过平面的方向。,如果有两个大小相等但方向相反的磁场同时穿过该平面。则平面位置的磁感应强度等于( ),磁通量等于( ),0,0,1、以ab为轴,从图示位置旋转90,此时这一平面的磁通量为,1)从图示位置旋转90 ,磁通量变化了多少?,2)从图示位置旋转90 ,再旋转180 ,此时磁通量变化了多少?,例题演练,例题演练,2、将一平面放在不同处,判断磁通量在各个位置大小关系,例题演练,3、不同圆环在通电螺线管的中间附近磁通量大小,4.(2010巴蜀中学高二检测)如图所示, 两
5、个同心放置的共面金属圆环a和b,一条 形磁铁穿过圆心且与环面垂直,则穿过两 环的磁通量a和b大小关系为( ) Aab Bab Ca=b D无法比较,例题演练,穿过同一平面但方向相反的两条磁感线计算磁通量时可以互相抵消。,5、如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的 闭合线圈S1(左)、S2(右),由 图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大 小关系正确的是( ) A.穿过线圈S1的磁通量比较大 B.穿过线圈S2的磁通量比较大 C.穿过线圈S1、S2的磁通量一样大 D.不能比较,例题演练,6. 如图所示圆形线圈的匝数为100匝,圆面积为0.5 m2,在该圆形线圈平面内有一个面积为0.1 m2的正方形区域
6、,该区域内有垂直线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=2T,求穿过该圆形线圈的磁通量( )A.1 Wb B.0.2 Wb C.100 Wb D.20 Wb,例题演练,两个平面磁感线的总量相等,7、如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,则穿过线框平面的磁通量为多少?若使框架绕OO转过60,则穿过线框平面的磁通量为多少?若从初始位置转过90,则此时穿过线框平面的磁通量为多少?,【思路点拨】磁通量的大小直接利用公式=BScos即 可求解,应特别注意角的大小. 【自主解答】框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向 垂直时=0,此时磁通量1=BS.框架绕OO转过60时, 磁通量
7、2=BScos60= BS.框架转过90时,磁通量 3=BScos90=0. 答案:BS BS 0,(一)首先我们一起来研究一下安培力的大小与哪些因素有关。,实验设计如下:,三.利用安培力测定磁感应强度,1.在接通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数F0.,2.接通电源,调节滑动变阻器使电流表读数为I1,观察并记录弹簧测力计此时的读数F1.,3.继续调节滑动变阻器使电流表读数为I2,I3,In,观察并记录弹簧测力计相应的读数F1,F2,Fn,4.列出Ii与Fi-F0对应关系, 从中你能得出什么结果?,想一想:F1-F0的物理意义是什么?,(二)利用电流天平测磁感应强度,测量时,线圈M中通入电流I,此时需再在左盘放质量为m的砝码,天平才能重新平衡。,在天平右盘下固定一个矩形线圈,一部分处在匀强磁场中,如图,未通电时,左盘放适当的砝码使天平平衡。,此时线圈所受安培力为多大?,mg=BIL,变式训练,安培秤如图所示,它的一臂下面挂有一个矩形线圈,线圈共有N匝,它的下部悬在均匀磁场B内,下边一段长为L,它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向,,这时需要在一臂上加质量为m的砝码,才能使两臂再达到平衡。求磁感强度B的大小。,变式训练,解析:根据天平的原理很容易得 出安培力,所以F=NBLI=,因此磁感强度,。,