高中物理《磁感應(yīng)強度磁通量》（魯科版選修3-1）

歡迎進入物理課堂 第3節(jié)磁感應(yīng)強度磁通量 1 知道磁感應(yīng)強度的物理意義及單位 2 知道勻強磁場 知道勻強磁場的磁感線分布情況 3 知道磁通量 通過計算磁通量的大小進一步了解定量描述磁場的方法 1 電場中某點的電荷所受的 跟它的電荷量q的比值 叫 用符號E表示 它是從力的角度描述電場 的一個物理量 答案 靜電力F電場強度強度2 如下圖所示的各圖中 實線表示磁場的磁感線 依圖分析 磁場中a點的磁場比b點的磁場強的圖是 答案 AC 1 磁場的強弱怎樣表示 2 磁感應(yīng)強度的物理意義是什么 3 磁感應(yīng)強度的方向是如何規(guī)定的 4 怎樣計算磁感應(yīng)強度的大小 5 什么是磁通量 6 怎樣計算磁通量 一 磁感應(yīng)強度1 磁感應(yīng)強度 1 定義 穿過于磁感線的單位面積的等于該處的磁感應(yīng)強度 用符號表示 2 單位 在國際單位制中 磁感應(yīng)強度的單位是 符號T 1T 1N A m 3 方向 磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向就是該點的 也就是放在該點的小磁針受力的方向 4 物理意義 描述磁場的及 垂直 磁感線條數(shù) B 特斯拉 磁場方向 N極 強弱 方向 2 勻強磁場 1 定義 某個區(qū)域內(nèi)各點的磁感應(yīng)強度和都相同的磁場 2 磁感線 是一組且的直線 3 近似勻強磁場 距離很近的兩磁極間的磁場 螺線管的磁場 大小 方向 平行 等距 異名 內(nèi)部 3 磁場的疊加原理 1 內(nèi)容 如果幾個磁場同時存在 它們的磁場 這時某點的磁感應(yīng)強度就等于各個磁場在該點磁感應(yīng)強度的 2 疊加原理的應(yīng)用 當(dāng)兩磁場在某點同向時 該點的磁感應(yīng)強度等于兩磁場在該點的 即B 當(dāng)兩磁場在某點反向時 該點的磁感應(yīng)強度等于兩磁場在該點的 即B 當(dāng)兩磁場在某點方向成一夾角時 該點的磁感應(yīng)強度由求得 相互疊加 矢量和 磁感應(yīng)強度的和 B1 B2 磁感應(yīng)強度的差 B1 B2 平行四邊形定則 二 磁通量1 磁通量 磁場中穿過磁場某一面積S的 用 表示 2 計算公式 在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中 穿過與磁場方向垂直 面積為S的平面的磁通量是 3 單位 國際單位是 簡稱 符號Wb 1Wb 磁感線的條數(shù) BS 韋伯 1T m2 韋 磁通量是矢量還是標(biāo)量 提示 磁通量是雙向標(biāo)量 有正負(fù)之分 例如 向上穿過線圈平面的磁通量為正 那么向下穿過平面的磁通量就為負(fù) 正負(fù)磁通量可以相互抵消 總磁通量遵守代數(shù)運算法則 垂直 磁通量 一 對磁感應(yīng)強度的理解1 磁感應(yīng)強度的大小 只取決于磁體本身及離磁體位置的遠(yuǎn)近 即不同的磁體在距磁體位置等距離的地方 磁性強的磁體的磁感應(yīng)強度大 同一個磁體 離磁極越近 磁感應(yīng)強度越大 2 磁感應(yīng)強度不僅有大小 而且還有方向 空間若幾個磁場疊加 在某一點的磁場方向應(yīng)為合磁場方向 答案 B 二 對磁通量的進一步理解1 磁通量的計算 1 公式 BS 適用條件 勻強磁場 磁感線與平面垂直 2 求解磁通量的公式為 BS 其中S指線圈的 有效面積 顯然 在利用公式 BS求解通過某一線圈的磁通量時 不能將公式中的 S 簡單地理解為線圈的面積 而是線圈與磁場垂直的有效面積 有界磁場中 有效面積 的含義是磁場范圍與線圈范圍的交界區(qū)域 例如 如右圖所示 圓形線圈平面與有界磁場垂直 線圈的半徑為R 線圈內(nèi)有界磁場為一圓形區(qū)域 其區(qū)域半徑為r 且R r 磁場的磁感應(yīng)強度為B 則通過線圈的磁通量為多大 依據(jù)公式 BS可知 公式中的 S 為 有效面積 本題中的有效面積即為有界磁場的區(qū)域面積 即S r2 所以 通過線圈的磁通量 BS B r2 3 磁通量不是矢量而是標(biāo)量 但有正負(fù)之分 其正負(fù)表示與規(guī)定平面的正面相同還是相反 當(dāng)有方向相反的磁場 磁感應(yīng)強度分別為B和B 穿過同一個平面 與磁場方向垂直的面積為S 時 按照磁感應(yīng)強度的定義 B和B 合矢量的大小為 B B 穿過平面S的磁通量為 B B S BS B S 磁通量的意義可以用磁感線的條數(shù)形象地說明 所以穿過平面S的磁通量為 可以理解為與方向相反穿過平面S的磁感線相抵消之后剩余的磁感線的條數(shù) 即凈條數(shù) 4 多匝線圈的磁通量 線圈內(nèi)磁通量的大小與線圈匝數(shù)無關(guān) 因為不論線圈匝數(shù)多少 穿過線圈的磁感線條數(shù)相同 而磁感線條數(shù)即為磁通量 2 磁通量的變化量 2 1 1 當(dāng)B不變 有效面積S變化時 B S 2 當(dāng)B變化 S不變時 B S 3 B和S同時變化 則 2 1 1 磁通量與磁感線的關(guān)系 磁通量的意義可以用磁感線形象的說明 磁通量所表示的 就是穿過磁場中某個面的磁感線的條數(shù) 同學(xué)們一定要注意這種形象描述 2 磁感線與磁感應(yīng)強度的關(guān)系 磁感線的疏密可以表示B的大小 規(guī)定在垂直于磁場的方向上 1m2的面積上的磁感線的條數(shù)就等于磁感應(yīng)強度的大小 因此磁通量也可以定義為通過線圈的磁感線的條數(shù) 解析 當(dāng)線框在 位置時 穿過平面的磁通量為 1 當(dāng)線框平移至 位置時 磁通量為 則磁通量的變化量為 1 當(dāng)線框翻轉(zhuǎn)至 位置時 磁感線相當(dāng)于從 反面 穿過平面 磁通量為 則磁通量的變化量是 2 所以 1 2 答案 C 答案 BCD 類似于電場中兩個電荷附近的電場強度是兩個電荷分別單獨存在時產(chǎn)生的場強疊加而成的 兩個電流附近的磁場的磁感應(yīng)強度是兩個電流分別單獨存在時產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度疊加而成的 若兩個電流在某處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B1 B2不在同一直線上時 則應(yīng)用平行四邊形定則進行矢量合成可求得該點的磁感應(yīng)強度B 答案 0 如右圖所示 線圈平面與水平方向夾角 60 磁感線豎直向下 線圈平面面積S 0 4m2 勻強磁場磁感應(yīng)強度B 0 6T 則穿過線圈的磁通量 為多少 解析 解法一 把S投影到與B垂直的方向 則 B Scos 0 6 0 4 cos60 Wb 0 12Wb 解法二 把B分解為平行于線圈平面的分量B 和垂直于線圈平面的分量B B 不穿過線圈 且B Bcos 則 B S Bcos S 0 6 0 4 cos60 Wb 0 12Wb 的正負(fù)即不表示大小 也不表示方向 僅是為了計算方便而引入的 2 1 如右圖所示 兩個同心放置且共面的金屬圓環(huán) 條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)面垂直 通過兩環(huán)的磁通量 a b比較 則 A a bB a bC a bD 不能確定 解析 磁感線是閉合曲線 在條形磁鐵外部從N極到S極 在內(nèi)部從S極到N極 由于圓環(huán)a的面積小于圓環(huán)b的面積 因此從外部N極到S極穿過a面的磁感線條數(shù)少 而內(nèi)部從S極到N極的磁感線條數(shù)一樣 于是穿過a面的總磁通量大 選項A正確 答案 A 1 關(guān)于磁通量 下列說法正確的是 A 磁感應(yīng)強度越大的地方 線圈的面積越大 則穿過線圈的磁通量越大B 穿過線圈的磁通量為零 表明該處磁感應(yīng)強度為零C 穿過線圈的磁通量為零時 該處的磁感應(yīng)強度不一定為零D 磁通量的變化 可能是由于磁感應(yīng)強度的變化引起的 可能是由于線圈面積引起的 也可能是由于線圈與磁場方向間的夾角變化引起的 解析 由公式 BScos 得 磁通量可能與磁感應(yīng)強度 線圈面積和線圈與磁場方向的夾角有關(guān) 所以C D正確 答案 CD 2 關(guān)于勻強磁場 下列說法中正確的是 A 在勻強磁場中 磁感應(yīng)強度的大小處處相等B 導(dǎo)線的長度相等 通過的電流大小相等 則導(dǎo)線在勻強磁場中受到的定培力處處相等C 在勻強磁場中 互相平行的面積相等的面內(nèi)通過的磁感線的條數(shù)都相同D 某一區(qū)域里 磁感應(yīng)強度的大小處處相等 這個區(qū)域叫做勻強磁場 解析 在磁場的某一區(qū)域里 如果各處的磁感應(yīng)強度大小相等 方向相同 則這個區(qū)域里的磁場叫勻強磁場 故只強調(diào)大小相同還不構(gòu)成勻強磁場的條件 D錯 A對 在勻強磁場中 雖然通電導(dǎo)線的長度相等 通過的電流大小相等 但如果導(dǎo)線擺放的方向不同 受到的安培力也不相等 B錯 勻強磁場中磁感線是疏密均勻 彼此平行的 任意兩個相互平行 面積相等的面內(nèi)通過的磁感線的條數(shù)一定相同 C對 故正確答案為A C 答案 AC 3 如右圖所示 a b c三個閉合線圈 放在同一平面內(nèi) 當(dāng)a線圈中有電流I通過時 它們的磁通量分別為 a b c 下列說法中正確的是 A a b cC a c b 解析 因為磁感線是閉合曲線 故a線圈的環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場在a內(nèi)部垂直紙面向里 a線圈外部垂直紙面向外 而磁通量是合磁通量 故b有 抵消 c 抵消 最多 故a線圈磁通量最大 答案 B 4 將面積為0 5m2的20匝線圈放在磁感應(yīng)強度為2 0 10 2T的勻強磁場中 線圈平面垂直于磁場方向 如右圖所示 那么穿過這個線圈的磁通量為 A 1 0 10 2WbB 0 2WbC 0 5 10 2WbD 5 10 2Wb 解析 線圈平面垂直于磁場方向 所以由公式 BS得 1 0 10 2Wb 答案 B 解析 A B兩導(dǎo)線在C點產(chǎn)生的磁場如題圖 那么C點的總磁場應(yīng)等于此兩磁場疊加 答案 D 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全