第2节磁感应强度

第1页共8页第2节磁感应强度学案三维目标1.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向为小磁针静止时N极所指的方向。2．磁感应强度的定义式为：B＝FIL，但磁感应强度的大小和方向与受力和电流无关。3．磁感应强度是矢量，磁感应强度的运算遵守矢量运算法则。4．匀强磁场是指磁感应强度的大小和方向处处都相同的磁场。磁感应强度自学教材1．磁感应强度描述磁场的强弱和方向的物理量，用符号“B”表示。2．磁感应强度的方向物理学上规定：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向。3．控制变量法探究影响通电导线受力的因素如图3－2－1所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的。(1)保持长度不变，改变，观察直导线大小来比较磁场力大小。(2)保持电流大小不变，改变磁场中，通过观察直导线摆图3－2－1动角度大小比较磁场力大小。(3)实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度L成，又与导线中的电流I成。4．磁感应强度的大小在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫。5．公式6．单位第2页共8页在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T。1T＝。[重点诠释]磁场的方向的几种表述方式小磁针在磁场中静止时所受合力为零，即N极与S极所受磁场力平衡。所以磁场方向应描述为小磁针N极受力方向或静止时N极所指的方向，而不能说成是小磁针的受力方向。磁场的方向可有以下四种表述方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向。(2)小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向。(3)磁场的方向就是磁感应强度B的方向。(4)磁感线的切线方向(下节学习)。[特别提醒]磁场中不同位置的磁感应强度的方向一般不同，描述时一定要指明是哪一点的磁场方向典例强化1．磁场中某点磁感应强度的方向就是()A．该点的磁场的方向B．该点小磁针静止时N极所指方向C．该点小磁针N极的受力方向D．该点小磁针S极的受力方向对磁感应强度的理解1.对B的定义式的理解(1)对于定义式B＝FIL，不能理解为B与F成正比，与IL成反比。B由磁场本身决定。(2)用FIL描述磁场强弱时，通电导线必须与磁场方向垂直，因为不垂直时F大小与垂直时不相等。(3)磁感应强度B是矢量，其大小和方向分别表示磁场的强弱和方向，两个磁场叠加时，应采用矢量叠加的方法运算。2．磁感应强度与电场强度的比较第3页共8页磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式共同点都是用比值的形式下定义特点B＝FIL通电导线与B垂直，B与F、I、L无关E＝FqE与F、q无关方向共同点矢量不同点小磁针N极受力方向放入该点正电荷受力方向场的叠加共同点都遵从矢量合成法则不同点合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和合电场强度等于各个电场的电场强度E的矢量和单位1T＝1N/(A·m)1V/m＝1N/C典例强化2．下列说法中正确的是()A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝FILB．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向对磁感应强度的理解[例1]由磁感应强度的定义式B＝FIL可知，下列说法正确的是()A．磁感应强度B与磁场力F成正比，方向与F方向相同B．同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力F与磁感应强度B成正比C．公式B＝FIL只适用于均强磁场D．只要满足L很短，I很小的条件，B＝FIL对任何磁场都适用第4页共8页[审题指导]审题时应把握以下两点：(1)磁感应强度B由磁场本身决定。(2)B的定义式适用于任何磁场。借题发挥磁感应强度由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线、导线放入的位置无关。用垂直于磁场方向的通电导线所受力的大小来量度磁感应强度。磁感应强度大小的计算[例2]如图3－2－2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。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图3－2－2[思路点拨]解答本题时可按以下思路分析：借题发挥在使用电流天平探究磁场力时，要保持磁感应强度的大小和方向都不变，并使电流方向与磁场方向垂直。在这种情况下得出的公式F＝ILB，仅适用于匀强磁场中的通电导体。若导体中电流方向与磁场方向成θ角时，则F＝ILBsinθ.跟踪练习长10cm的通电直导线，通过1A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4N，则该磁场的磁感应强度为()A．等于4TB．大于或等于4TC．小于或等于4TD．上述说法都错误第5页共8页磁感应强度随堂基础巩固1．下面单位相当于磁感应强度的是()A．T/m2B．N/(A·m)C．N/(C·m)D．Wb2.如图3－2－3所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平行放置。当导线中通以如图所示电流I时，发现小磁针的N极向里，S极向外，停留在与纸面垂直的位置上。这一现象说明()图3－2－3A．小磁针感知到了电流的磁场B．小磁针处磁场方向垂直纸面向里C．小磁针处磁场方向垂直纸面向外D．若把小磁针移走，该处就没有磁场了3．关于磁感应强度，下列说法正确的是()A．由B＝FIL可知，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I的减小而增大B．由B＝FIL可知，磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受磁场力F的增大而增大C．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零D．放置在磁场中1m长的通电导线，通过1A的电流受到的力为1N，则该处的磁感应强度就是1T4．在磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场中，一根与磁场方向垂直放置、长度L＝0.2m的通电导线中通有I＝0.4A的电流，则导线所受磁场力大小为________；若将导线转过90°与磁场方向平行时，导线所受磁场力为________，此时磁场的磁感应强度为________。第6页共8页磁感应强度课时跟踪训练一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关2．把长度为L、电流为I都相同的一小段电流元放入某磁场中的A、B两点，电流元在A点受到的磁场力较大，则()A．A点的磁感应强度一定大于B点的磁感应强度B．A、B两点磁感应强度可能相等C．A、B两点磁感应强度一定不相等D．A点磁感应强度可能小于B点磁感应强度3．下列说法中正确的是()A．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱4．有一小段通电导线，长为1cm，电流为5A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，则该点的磁感应强度B一定是()A．B＝2TB．B≤2TC．B≥2TD．以上情况都有可能5．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20cm、通电电流I＝0.5A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为()A．零B．10T，方向竖直向上C．0.1T，方向竖直向上D．10T，方向肯定不沿竖直方向向上6．关于磁感应强度B、电流强度I、导线长度L和电流所受的安培力F的关系，下列说法第7页共8页中正确的是()A．在B＝0处，F一定等于零B．在F＝0处，B一定等于零C．在B＝1T、I＝1A、L＝1m时，F一定等于1ND．在I＝1A、L＝1m、F＝1N时，B不一定等于1T7．一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图1所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用FIL表示磁感应强度B的是()图18．把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图2中能正确反映各量间关系的是()图2二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9．(8分)磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为已知常数。为了近似测得某条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图3所示。因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系式为B＝________。图3第8页共8页10．(10分)磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量。(1)如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ且斜向下，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？(2)如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空磁场的竖直分量是多大？在极地上空地磁场的水平分量是多大？