1、第3节磁感应强度磁通量第4节磁与现代科技学 习 目 标知 识 脉 络(教师用书独具)1知道磁感应强度的物理意义及单位(重点、难点)2知道匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线分布情况3知道磁通量，通过计算磁通量的大小进一步了解定量描述磁场的方法(重点、难点)4知道磁现象在生活、生产中的应用，关注与磁相关的现代技术发展.自 主 预 习探 新 知知识梳理一、磁感应强度1磁感应强度(1)定义：穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度，符号用B表示(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号是T.1 T1 N/(Am)(3)方向：B是矢量，其方向就是磁场方向，即小磁针静
2、止时N极所指的方向，也是小磁针N极受力的方向(4)物理意义：描述磁场的强弱和方向2匀强磁场(1)定义：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域的磁场叫匀强磁场(2)特点：B处处相等磁感线是一组平行且等间距的直线(3)实例：距离很近的两个异名磁极之间的磁场除边缘部分外可以认为是匀强磁场；长直通电螺线管内部(除两端附近)的磁场也是匀强磁场，如图531所示图5313磁场的叠加如果空间有几个磁场同时存在，它们的磁场就互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各磁场在该点的磁感应强度的矢量和二、磁通量1磁通量(1)定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数叫作穿过这个面积的磁通量(2
3、)计算公式：BS，此公式的适用条件：匀强磁场；磁感线与平面垂直(3)单位：在国际制单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb1 Tm2.(4)磁通量是一个只用大小就能描述的物理量，是标量2磁通密度磁感应强度又称磁通密度，B，其中S为垂直于磁场方向的面积，表示磁感应强度等于穿过垂直磁感线的单位面积的磁感线条数三、磁与现代科技1记录与磁(1)应用：磁记录可以用来记录声音、影像，也可以用来记录其他信息磁记录可以应用到电脑、电视、人造卫星和太空船的信息记录和传送上(2)原理：磁记录利用电流的磁效应，读取信息利用电磁感应原理2交通与磁(1)应用：磁技术在交通工具中的应用是制成了磁悬浮列车(2)形式：磁
4、悬浮列车有常导电磁铁吸引方式和超导电磁铁相斥方式两种形式(3)原理：运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”基础自测1思考判断(1)磁感应强度的方向就是磁场方向()(2)磁感应强度只描述磁场的强弱，而不描述磁场的方向()提示磁感强度是矢量，既能描述磁场的大小又能描述磁场的方向(3)磁感应强度大小处处相等的区域是匀强磁场()提示匀强磁场的大小和方向处处相同(4)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量()提示磁通量是标量(5)磁通量越大，磁感应强度越大()提示磁感应强度等于单位面积上的磁通量(6)穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零()(7)
5、将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等()提示磁通量的大小还和平面的放置方式有关(8)磁只能用来记录声音和影像()提示可以记录很多信息2(多选)根据磁通量BS可知B/S，则下列说法正确的是() 【导学号：46242199】A磁感应强度也叫作磁通密度B单位面积上穿过线圈的磁通量越多，该线圈处的磁感应强度越强C磁感应强度越大的地方，穿过某一线圈的磁通量越大D磁感应强度很大的地方，穿过某一线圈的磁通量可能很小ABD工程技术上通常把磁感应强度叫作磁通密度，选项A对；S一定，磁通量越大，B就越大，选项B对；当B平行于S时，B很大，但穿过线圈的磁通量也为0，选项C错，D对3(多选)有关
6、磁感应强度的下列说法中，正确的是()【导学号：46242058】A磁感应强度是用来表示磁场强弱及方向的物理量B磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向D小磁针N极的指向就是该处磁感应强度的方向ABC磁感应强度是用来描述磁场强弱及方向的物理量，A正确；磁场中某点磁感应强度的方向表示该点的磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N极受力的方向，故B、C正确；小磁针静止时N极的指向为该处的磁场方向，D错误(多选)下列关于磁记录的说法正确的是()A计算机的硬盘是利用磁记录原理来工作的BDVD光盘是利用磁记录原理来刻录信息的C录音机录音利用了电流的磁效应D
7、录音带会被磁铁吸起来ACD选项B中DVD光盘刻录是利用激光在存储介质上“烧”出不同的痕迹来记录信息的，故B项不是磁记录合 作 探 究攻 重 难对磁感应强度的理解1.磁场的决定因素：磁感应强度是定量描述磁场的物理量，磁场中某点的磁感应强度的大小取决于磁场本身，与其他因素无关2磁场的叠加：磁感应强度是矢量，若某区域有多个磁场叠加，该区域中某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点的磁感应强度的矢量和，可根据平行四边形定则求解3磁感应强度和电场强度的比较磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场力的性质描述电场力的性质定义式BE大小描述磁感线的疏密表示磁感应强度的大小电场线的疏密表示电场强度的大小方向小磁针N
8、极的受力方向，是矢量放入该点正电荷的受力方向，是矢量场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合场强等于各电场的场强的矢量和单位1 T1 N/(Am)1 N/C1 V/m如图532所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同图532思路点拨：解此
9、题按以下思路C由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场方向均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项A错误；由安培定则，两导线在a、b两处产生的磁场方向均竖直向下，由对称性知，a、b两处磁感应强度大小相等、方向相同，选项B错误；根据安培定则判断可知，两导线在c、d处产生的磁场分别垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向均竖直向下，选项C正确，选项D错误电流磁场问题的分析技巧在求解电流磁场的叠加问题时，应用的知识点有安培定则和平行四边形定则，用安培定则判断出各个电流产生的磁场的方向，再用平行四边形定则求解磁感应强度的
10、矢量和针对训练1(多选)如图533所示，A和B为两根互相平行的长直导线，通以方向相同、大小相等的电流，虚线C为在A和B所确定的平面内与A、B等距的直线，则下列说法正确的是() 【导学号：46242200】A两导线间的空间不存在磁场B虚线C处磁感应强度为零CAC间磁感应强度垂直纸面向里DCB间磁感应强度垂直纸面向外图533BCD由安培定则可判断出A中电流在AB间形成的磁场垂直纸面向里，B中电流在AB间形成的磁场垂直纸面向外两电流相等，而AC区域距离电流A近，距离电流B远，依直线电流形成磁场的空间分布特点知，A中电流在此区域形成的磁场比B中电流在此区域形成的磁场强，叠加后的磁场与A中电流在此区域形
11、成的磁场方向相同，为垂直纸面向里虚线C处与A、B等间距，合磁感应强度为零CB区域距离电流B近，因而叠加后磁场方向与B中电流在此区域形成的磁场方向相同，为垂直纸面向外磁通量的理解与计算1对磁通量的进一步分析(1)磁通量是标量，但有正负当磁感线从某一平面穿入时，若规定磁通量为正值，则穿出此平面时为负值(2)磁通量是表示穿过某平面的磁感线条数的多少，在今后的应用中往往根据穿过平面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小(3)B是匀强磁场的磁感应强度，S为某一平面的面积，为S与垂直于B的平面的夹角，则当0时maxBS；当90时，0；当090时，有BScos .2磁通量的变化量磁通量的变化等于
12、末状态的磁通量减去初状态的磁通量磁通量的变化一般有三种情况(S为平面在垂直磁场方向的投影面积)：(1)B不变，S变化，则21BS.(2)B变化，S不变，则21BS.(3)当B和S同时变化时，21，但BS.如图534所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B00.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm，现在纸面内先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm,10匝；B线圈半径为2.0 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝问：(取3.14，1.732)图534(1)在B0减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？(2)在磁场方向转过3
13、0角的过程中，C中的磁通量改变多少？(计算结果保留两位有效数字)思路点拨：磁通量的计算要注意公式BS中各符号的意义磁通量变化的计算可用公式21解析(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，故穿过A、B线圈的磁感线的条数相等设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A、B，磁通量的改变量AB|21|(0.80.4)3.14(1102)2 Wb1.256104 Wb.(2)题图中线圈平面与磁场方向垂直，即磁场方向与线圈平面之间夹角为190，当磁场方向转过30角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为260.对线圈C：1B0r2sin 1，2B
14、0r2sin 2磁通量的改变量|21|B0r2(sin 90sin 60)0.83.14(5103)2(10.866) Wb8.4106 Wb.答案(1)1.256104 Wb(2)8.4106 Wb磁通量BS的计算要注意以下两点(1)S是指闭合回路中的有效面积如图所示若闭合回路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，则穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积(2)磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响，同理，磁通量的变化量21也不受线圈匝数的影响所以，
15、直接用公式时，不必考虑线圈匝数n.针对训练2面积为500 cm2的线圈共50匝，其平面与大小为0.4 T的匀强磁场成30角，如图535所示，穿过该线圈平面的磁通量大小为_若夹角从30变成60，则其磁通量的变化量为_当线圈平面与磁感应强度B成0夹角时，穿过线圈的磁通量为_，此情况下磁通密度大小是_图535解析由题意可知面积在垂直于磁场方向上的投影为Ssin .所以穿过该线圈平面的磁通量大小为BSsin 0.45001040.5 Wb1102 Wb.当夹角变成60时，磁通量BSsin 0.4500104 Wb1.73102 Wb.所以磁通量的变化量7.3103 Wb.当线圈平面与磁感应强度B成0角
16、时，S在垂直B方向上的投影为0，所以磁通量为0.无论线圈如何变化，磁场的强弱不变，所以磁通密度即单位面积上穿过的磁感线的条数不变，磁感应强度不变，为0.4 T.答案1102 Wb7.3103 Wb00.4 T当 堂 达 标固 双 基1(多选)下列说法正确的是() 【导学号：46242201】A通过某平面的磁感线条数为零，则此平面处的磁感应强度一定为零B空间某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向C凡是磁感应强度大小处处相等的磁场就是匀强磁场D磁感应强度为零，则通过放在该处的某平面的磁感线条数一定为零BD磁感应强度反映磁场的强弱和方向，它的方向就是该处磁场的方向，故B项正确；磁感应强度为零，放在该
17、处的某平面无磁感线穿过，故D项正确；若某平面无磁感线穿过，可能磁场很强，只是平面平行于磁场放置而导致磁感线穿过该平面的条数为零，所以A项错误；磁感应强度是矢量，既有大小又有方向，只有磁感应强度大小和方向处处相同的磁场才是匀强磁场，C项错误2(多选)超导是当今高科技的热点，当一块磁铁靠近超导体时，超导体会产生强大的电流对磁体有排斥作用，这种排斥力可以使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车就是采用了这种技术磁悬浮的原理是()A超导体电流的磁场方向与磁体相同B超导体电流的磁场方向与磁体相反C超导体使磁体处于失重状态D超导体产生的磁力与磁体重力平衡BD由题目信息知，磁体因受电流磁场的排斥力而悬浮，电流磁场如果等
18、效为条形磁体，则据同名磁极相斥可知超导体电流的磁场方向与磁体相反悬浮时，磁体处于受力平衡状态，即磁体受到的磁场力与磁体重力平衡故选项B、D正确3如图536所示，三根通电直导线垂直于纸面放置，位于b、c、d处，通电电流大小相同，方向如图所示a位于bd中点且acab，则a点的磁感应强度方向是() 【导学号：46242202】A垂直纸面指向纸里B垂直纸面指向纸外C沿纸面由a指向bD沿纸面由a指向c图536C磁感应强度为矢量，利用右手螺旋定则将每一根通电导线周围的磁场情况判断清楚，明确每根导线在a处产生的磁场方向，然后用平行四边形定则求出磁感应强度方向根据安培定则：b、d两根导线在a点形成的磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，磁感应强度为零，故a点磁场就由通电导线c来决定根据安培定则判断出a点处的磁感应强度方向应为沿纸面由a指向b，正确选项为C.4如图537所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()ABR2BBr2CnBR2 DnBr2图537B由于线圈平面与磁感线垂直并且是匀强磁场，线圈的面积应取有效面积，所以穿过线圈的磁通量为BSBr2，选项B正确
