高中物理 第五章 磁场 第3节 磁感应强度磁通量知识导航素材 鲁科版选修3-1（通用）

高中物理 第五章 磁场 第3节 磁感应强度磁通量知识导航素材 鲁科版选修3-1（通用）

第3节 磁感应强度 磁通量 ‎ 思维激活 ‎1.巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁,实验室中的小磁铁却只能吸引几枚铁钉,说明磁场有强弱之分,怎样认识和描述磁场的强弱呢？‎ ‎2.有一种防伪技术叫磁码防伪技术,你知道它是怎样达到防伪目的的吗？‎ 答案：1.提示:采用与电场类比的方式,在磁场中引入磁感应强度来描述磁场的强弱.‎ ‎2.提示:磁码防伪技术使用磁性物质定量制成条形码,由于每条磁码所含的磁通量不同,用磁码识别仪检测即可知真伪.‎ 自主整理 ‎1.磁感应强度 穿过垂直于磁感线的_________的磁感线条数等于该处的_________.单位: _________,简称特,国际符号:T,1 T=1 N/A·m.磁感应强度是一个既有大小又有方向的物理量,是矢量,磁场中某点的磁感应强度方向是该点的场强方向,也就是放在该点的小磁针_________极的受力方向.物理意义:描述磁场的强弱及方向.‎ 若几个磁场同时存在,磁场就互相叠加,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_________和.‎ 匀强磁场:在磁场的某个区域内,若各点的磁感应强度_________和_________都相同,这个区域的磁场叫做匀强磁场.‎ ‎2.磁通量 磁场中穿过某一面积的_________叫做穿过这个面积的磁通量.在磁感应强度为B的匀强磁场中,穿过与磁场方向垂直、面积为S的平面的磁通量是: _________,其中Φ表示磁通量,单位是_________,简称韦,符号:Wb,1 Wb=1 T·m2‎ ‎.磁通量是一个只用大小就能描述的物理量,是标量.‎ 磁感应强度又称_________,B=,其中S为垂直于磁场方向的面积.‎ 答案：1.单位面积 磁感应强度 特斯拉 N 矢量 大小方向 ‎2.磁感线的条数 Φ=BS 韦伯 磁通密度 高手笔记 ‎1.磁感应强度 磁感线的疏密可以表示磁感应强度的大小.‎ ‎2.匀强磁场 匀强磁场的磁感应强度大小和方向处处相同.‎ 匀强磁场一般存在于两个相距很近的异名磁极之间或者通电螺线管的内部.‎ ‎3.公式Φ=BS的适用条件是匀强磁场,且与平面S垂直.若平面S与垂直于磁场的平面间的夹角为α,则磁通量的计算公式为Φ=BScosα.‎ 名师解惑 ‎1.磁通量是矢量还是标量?‎ 剖析:磁通量是双向标量,有正负之分.例如:向上穿过线圈平面的磁通量为正,那么向下穿过平面的磁通量就为负,正负磁通量可以相互抵消,总磁通量遵守代数运算法则.‎ ‎2.当磁感应强度B的方向与面积S不垂直,有一夹角α时,又如何来计算磁通量呢？‎ 剖析:如图所示,我们采用投影的方法,将平面向垂直于磁场的方向上投影,就可得到磁通量的一般的计算公式Φ=BScosα,α为平面与垂直磁场方向间的夹角.因此,引起磁通量变化的情况不外乎三种类型:(1)B变;(2)S变;(3)B和S的夹角变,或三者都变.‎ 讲练互动 ‎【例1】‎ ‎ 如图所示,三根通电直导线垂直纸面放置,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ac=ab,则a点的磁感应强度方向是( )‎ 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b D.沿纸面由a指向c 解析：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点处的磁场,磁感应强度方向应为沿纸面由a指向b,正确选项为C.‎ 答案：C 绿色通道 本题考查了通电导线周围的磁场情况,所以一定要明确通电直导线、环形导线、通电螺线管等周围的磁感线分布情况,从而了解空间各点磁场的强弱和方向,以便研究磁场对通电导线、磁体的作用力.‎ 变式训练 ‎1.若将d处导线中所通电流反向,a点的磁感应强度方向又如何呢？‎ 解析：若将d处导线中所通电流反向,根据安培定则可判断b、d两根导线在a处产生的磁场都从a指向c,c导线在a处产生的磁场从a指向b,由平行四边形定则可知导线在a处产生的场强为向下偏左.‎ 答案：向下偏左.‎ ‎【例2】 如图所示,两个同心放置的铜平面金属圆环,条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直,则通过两圆环的磁通量Φa、Φb间的关系是( )‎ A.Φa>Φb B.Φa<Φb C.Φa=Φb D.不能确定 解析：通过圆环的磁通量为穿过圆环的磁感线的条数,首先明确条形磁铁的磁感线分布情况,另外要注意磁感线是闭合的曲线.‎ 条形磁铁的磁感线在磁体的内部是从S极到N极,在磁体的外部是从N极到S极,内部有多少根磁感线,外部的整个空间就有多少根磁感线同内部磁感线构成闭合曲线.对两个圆环,磁体内部的磁感线全部穿过圆环,外部的磁感线穿过多少,磁通量就抵消多少,所以面积越大,磁通量反而越小.‎ 答案：A 绿色通道 磁通量是标量,但磁通量有正负,假如向上穿过线圈的磁通量为正,向下穿过则为负,正负磁通量可以抵消.‎ 黑色陷阱 有些同学拿到这个题就想到公式Φ=BS,由公式判断,当S越大时,Φ越大.但在这里要考虑到磁通量的正负问题,正负磁通量是可以抵消的.‎ 变式训练 ‎2.如图所示,在条形磁体的中部和磁极附近各有一个等大的线圈,比较穿过哪个线圈的磁通量大些.‎ 解析：磁体中部的线圈包围了所有的内磁感线和极少量的外磁感线,而磁极附近的线圈包围的只有磁顶部的外磁感线,因此有中部的线圈穿过的磁通量大于磁极附近的.‎ 答案：见解析.‎ 体验探究 问题:在现实生活中,在某些有自动售货机的商店里,经常会出现收到假硬币的情况,如何利用你所学过的东西,帮助管理人员克服这个问题？‎ 导思:利用磁体能够吸引铁质的东西,如果我们能够在自动售货机内部安装一个磁体并引入一电路让其能够报警,就可以克服这个问题.‎ 探究:在自动售货机内部安装一个磁体并引入一个逻辑电路,利用逻辑电路的特点,做成一个报警器.只要是假硬币就被磁体吸住并发出报警声,从而可以克服这个问题.‎ 现在的硬币是含镍铬的合金,是有磁性的物质,再用上述装置就不行了,又该如何解决问题呢？可以在硬币通过的通道中设置一个开关,硬币通过开关时,联通了电路,电路会自动测量硬币的电阻,真币的电阻在某一个范围内,符合要求的顺利通过,超出阻值范围的是假币,报警器报警或被退回.‎