3.2磁感应强度

导入新课磁体的磁性强弱是不同螺丝刀只能吸起几根导线，而有的磁铁能吸起很多重物。第三章磁场3.2磁感应强度与电场强度相对应，我们本可以把描述磁场强弱的物理量叫做磁场强度。但历史上，磁场强度已经用来表示另一个物理量，因此物理学中用磁感应强度来描述磁场的强弱。一、磁感应强度的方向不同的磁铁磁性是不同的，磁体磁性的强弱表现为他产生的磁场对磁性物体和通电导线的吸引能力，也就是说，磁场有强弱之分。我们回顾一下电场强度的检测方法：在被检测的电场中放入一个试探电荷，通过试探电荷的受力来判断电场的方向。人们很容易想到，把一枚可以转动的小磁针作为检验用的磁体放在磁场中的某一点，观察他的受力情况，由此来描述磁场。小磁针总有两个磁极，它在磁场中受力后，一般情况下将会转动。小磁针静止后，它的指向就确定了，显示出这一点的磁场对小磁针N极和S极的作用力方向。物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。简称磁场方向。但是N极不能单独存在，因而不可能测量N极受力的大小，也就不可能确定磁感应强度的大小了。磁场除了对磁体有作用力，还对通电导线有作用力。可以用一段通电导线来检测磁场的强度。二、磁感应强度的大小把一段通电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线与磁场方向一致时，电流所受的安培力最小，等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受的安培力介于最大值和最小值之间。为了简单起见，我们研究导线方向与磁场方向垂直时的安培力以此来探究磁感应强度大小。在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I，与导线的长度L的乘积IL叫做电流元。但要使导线中有电流，就要把它连到电源上，所以孤立的电流元是不存在的。实际上要用相当长的通电导线。不过如果做实验的那部分磁场的强弱、方向都是一样的，就是匀强磁场，我们也可以用比较长的通电导线进行试验，从结果中推知一小段电流元的受力情况。还记得电场强度E是怎样推导的吗？滑动变阻器可以改变电流的大小两轨道间ab的长度为导线的长度蹄形磁铁较宽，可视为匀强磁场但是L怎样变化呢？探究影响通电导线受力的因素如图，三块相同的体形磁铁并列放在桌子上，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁感应强度的方向垂直。改进后的实验装置有电流通过时导线将摆动一个角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小。分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度。电流由外部电路控制。先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。观察这两个因素对导线受力的影响。实验内容：实验发现：通电导线长度一定时，电流越大，导线受到的力就越大，即观测到的摆动角度会比较大；电流一定时，通电导线越长，导线受到的力也越大，摆动幅度同样增大。我们也可以仿照电场强度的推导方法对磁场中的F、I、L的关系事先作出推导。分析了很多实验事实后人们认识到，通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度L成正比，又与导线的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比。用公式表示为F=BIL由于安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中的受力叫做安培力。式中的B是比例系数，它与导线的长度和电流的大小都没关系。但是在不同的情况下，B的值是不同的：即使是同样的I、L,在不同的磁场中，或在磁场中的不同位置，一般说来导线受的力也不一样。看来，B正是我们寻找的表征磁场强度的物理量——磁感应强度。由此，在导线与磁场垂直的最简单情况下ILFB磁感应强度有大小也有方向，因此是矢量，可以像电场强度一样跟据平行四边形原则进行叠加。1B2BB磁感应强度在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的安培力F跟电流I和导线长度L乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度。定义：定义式：ILFB（注意：磁感应强度B由磁场本身决定，与F、I、L无关。）单位：特［斯拉］T矢量：磁感应强度是矢量，方向与该点磁场方向相同。人体器官内的磁场10-13～10-9地磁场在地面附近的平均值5×10-5我国研制的作为α磁谱仪核心部件的大型永磁体中心的磁场0.1346电动机或变压器铁芯中的磁场0.8～1.7电视机偏转线圈内的磁场约0.1实验室使用的最强磁场瞬时103恒定37中子星表面的磁场106～108原子和表面的磁场约1012一些磁场的磁感应强度小资料特斯拉特斯拉（NikolaTesla，1856—1943）美国电气工程师，他一生致力于交变电流的研究，是交变电流进入实用领域的主要推动者。动画：研究安培力大小与什么有关动画：磁场的方向课堂小结一、磁感应强度的方向描述磁场强弱的物理量叫做磁感应强度。物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向。二、磁感应强度的大小在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的安培力F跟电流I和导线的长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度。磁感应强度的大小用公式：来计算。磁感应强度的单位是特斯拉，符号是T，1T=1N/（A·m）磁感应强度B时矢量。ILFB课堂练习1.下列说法正确的是（）。A.磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以电流I，长为L的一段小导线放在该处时所受的磁场力F与I、L的比值；B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场；C.一小段通电导线放在磁场中A处所受的磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处大；GD.因为B=F/IL,所以某处磁感应强度的大小与放入该处的通电小段导线IL乘积成反比；E.因为B=F/IL，所以导线的电流越大，其周围的磁场反而减弱；F.放在匀强磁场各处的导线，受力的大小和方向相同；G.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.下列关于磁感应强度的方向说法正确的是（）。A.磁感线上某点的且先就是该点的磁感应强度的方向；B.某处磁感应强度的方向一定是该点通电到线所受磁场力的方向；C.小磁针N极受力的方向就是该点磁感应强度的方向；D.垂直于磁场放置的通电直导线的受力方向就是该点的磁感应强度的方向。A3.以下关于磁场和电场的描述，其中说法正确的（）。A.电荷处在某处不受电场力的作用时，该处的电场强度不一定为零；B.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，该处的磁感应强度不一定为零；C.如果运动电荷在电场中只受电场力的作用，则它经过一小段时间后，动能一定变化；D.如果运动电荷在磁场中只受磁场力的作用，则它经过一小段时间后，动能不一定变化。B4.在纸面上放有一个等边三角形ABC，其顶点处都有通有相同电流的三根长直线垂直于纸面放置，电流的方向如图所示，每根通电导线在三角形中心产生的磁感应强度大小为B0,则中心O处的磁感应强度为____。0×××O５.磁感应强度的单位是Ｔ，１Ｔ相当于（）。2sAkg1.A22sAmkg1.D2sAmkg1.B22s/mkg1.CＡ６.关于电场强度和磁场强度下列说法正确的是（）。Ａ．电场强度的定义式Ｅ＝Ｆ／ｑ，适用于任何电场；Ｂ．由真空中点电荷的电场强度公式知，当ｒ→０时，电场强度趋近于无穷大；Ｃ．由公式Ｂ＝Ｆ／ＩＬ知，一小段通电导线在某处不受磁场力说明该点肯定无磁场；Ｄ．磁感应强度的方向就是该点所受磁场力的方向．2rkQEＡ高考链接（2007上海）磁场对放入其中的长为L、电流为I、方向与磁场垂直的通电导线有理F的作用。可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B=______，在物理学中，用类似基本方法描述物质基本性质的物理量还有__________等。点拨磁感应强度的定义式：，B等于F与IL的比值，而与F、IL无关，电场强度是描述电场的力的性质，其定义式为E=F/q，F为放入电场中的电荷q所受的电场力。ILFBILF电场强度教材习题答案1.答：这种说法不对。磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与检验电流的大小、方向、通电导线的长度、受到的安培力的大小均无关。2.答：由,可知，B=0.0019T。ILFB3.答：正确的是乙和丙图。由定义式可知，当L一定时，是定值，所以两点的连线应通过F-I图的坐标原点。ILFBIF