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1、第十三章 电磁感应与电磁波初步2.磁感应强度 磁通量c导入新课1.巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？2.我国上海浦东有一段线路是磁悬浮列车运行线路。如何计算磁感应强度的大小才能使列车悬浮？一、磁感应强度1.用小磁针可以判断空间某点磁场的方向，那么能用它确定磁场强弱吗？不能。因为小磁针不会单独存在一个磁极，小磁针静止时，两个磁极所受合力为零。交流讨论一、磁感应强度2.在研究电场时，我们通过分析检验电荷在电场中的受力情况引入了电场强度这个物理量，用它来描述电场的强弱和方向。我们可以用类似的方法，找出表示磁场强弱和方向的物理量
2、吗？磁场磁场强弱强弱电场电场强弱强弱电场强度电场强度电场的方向电场的方向类比法类比法？交流讨论一、磁感应强度3.如何研究空间中某点的磁场？为研究空间某点的磁场，可以考虑在该处放一段很短的通电为研究空间某点的磁场，可以考虑在该处放一段很短的通电导线，分析它受到的力。导线，分析它受到的力。在物理学中，把很短一段通电导线中的电流在物理学中，把很短一段通电导线中的电流 I 与导线长度与导线长度 l 的乘积的乘积 I l 叫作叫作电流元电流元。微元思想微元思想交流讨论一、磁感应强度4.磁场对放入其中的磁体和电流都有力的作用，怎样用电流确定 磁场强弱？保持电流恒定，通过换不同的磁铁，观察导体棒的偏离程度判
3、断磁场的强弱。控制变量法控制变量法交流讨论一、磁感应强度磁场对电流的作用力大小跟哪些因素有关呢？视频中的实验方法是什么？电流、导线的长度电流、导线的长度控制变量法控制变量法观看视频：一、磁感应强度操作1：保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。操作2：保持电流不变，改变导线通电部分的长度。结论：通电导线长度一定时，电流越大，结论：通电导线长度一定时，电流越大，导线所受磁场力就越大。导线所受磁场力就越大。结论：电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。结论：电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。实验操作及结论一、磁感应强度操作3：部分学生实验器材有电磁铁，可通过改变电流改变磁场强弱，探究磁场对电
4、流的作用力跟磁场强弱的关系。实验操作及结论结论：通电导线长度一定，电流不变时，结论：通电导线长度一定，电流不变时，磁场越强，磁场对电流的作用力越大。磁场越强，磁场对电流的作用力越大。一、磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁场的方向磁场的方向2.在研究电场时，我们通过分析检验电荷在电场中的受力情况引入了电场强度这个物理量，用它来描述电场的强弱和方向。我们可以用类似的方法，找出表示磁场强弱和方向的物理量吗？交流讨论磁场磁场强弱强弱电场电场强弱强弱电场强度电场强度电场的方向电场的方向类比法类比法？1.磁感应强度：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫磁感应
5、强度，即2.关于磁感应强度的理解(1)导线很短，B就是导线所在处的磁感应强度。(2)物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。梳理深化一、磁感应强度(3)单位：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。(4)方向：磁感应强度是矢量。在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，即小磁针 静止时北极(N)所指的方向，就是该点的磁场方向，即磁感应 强度的方向。一、磁感应强度梳理深化【例例1】如图是实验室里用来测量磁场力的一种仪器如图是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流电流 天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中天平，某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中 的
6、磁感应强度，他测得的数据记录如下所示，请你算出通的磁感应强度，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电螺线管中的磁感应强度B。已知已知：CD段导线长度段导线长度：410-2 m；天平平衡时钩码力：天平平衡时钩码力：410-5 N；通过导线的电流：通过导线的电流：0.5A。一、磁感应强度巩固提升 提示：天平平衡，提示：天平平衡，CD段导线所受的安培力大小段导线所受的安培力大小等于钩码所受等于钩码所受重力，即重力，即 Fmg；由由FBIl得得，B=2.0103T。【练习练习1】科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的来指向正北的
7、N极逆时针转过极逆时针转过60（如图所示的虚线），（如图所示的虚线），设该处的地磁场磁感应强度水平分量为设该处的地磁场磁感应强度水平分量为B，则磁矿所产，则磁矿所产生的磁感应强度水平分量的最小值为（）生的磁感应强度水平分量的最小值为（）一、磁感应强度C60NS观看图片学生思考讨论下列问题：问题1：电场强度处处相同的电场是匀强电场，由此能否类比出 匀强磁场？问题2：匀强磁场可以怎样得到？二、匀强磁场u匀强磁场：匀强磁场：磁感应强度的大小磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场；相等、方向相同的磁场；交流讨论u注意：注意：距离很近的两个平行异名距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场除边缘部分外，磁极之间
8、的磁场除边缘部分外，可以认为是匀强磁场。可以认为是匀强磁场。1.匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。2.匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示；3.磁场的基本性质是对放在其中的磁体和电流产生磁场力的作用。二、匀强磁场梳理深化【例例2】有一根长有一根长L0.15m的直导线，通有的直导线，通有I2A的电流。将此直导线垂直的电流。将此直导线垂直 磁场方向放入匀强磁场中，导线受到的磁场力磁场方向放入匀强磁场中，导线受到的磁场力F3.0102N，求：，求：（1）该匀强磁场的磁感应强度）该匀强磁场的磁感应强度B的大小；的大小；（2）若将导线中的电流增大为）若将
9、导线中的电流增大为I10A，而其他不变，则该导体受到的，而其他不变，则该导体受到的 磁场磁场力力F是多大？是多大？二、匀强磁场巩固提升 F=BIL=0.15NB=0.1TFIL【练习练习2】关于匀强磁场和匀强电场，下列说法正确的是（）关于匀强磁场和匀强电场，下列说法正确的是（）A匀强磁场里的磁感线是平行直线但不一定等间距匀强磁场里的磁感线是平行直线但不一定等间距 B匀强电场里的电场线是平行直线但也不一定等间距匀强电场里的电场线是平行直线但也不一定等间距 C在匀强磁场中，磁感应强度的大小不一定处处相等在匀强磁场中，磁感应强度的大小不一定处处相等 D在匀强电场中，电场强度的方向和大小处处相同在匀强
10、电场中，电场强度的方向和大小处处相同二、匀强磁场D观察图片，学生思考讨论：磁场的强弱可以用磁感线的疏密程度来描述，磁感线的疏密程度的不同是如何体现的呢？三、磁通量u用用磁通量磁通量来体现磁感线的疏密来体现磁感线的疏密平行放置通电线圈平行放置通电线圈 穿过两个面积相同的线穿过两个面积相同的线圈，磁感线条数不同圈，磁感线条数不同u磁通量：磁通量：设在磁感应强度为设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为方向垂直的平面，面积为 S，把把B与与S的乘积叫作穿过这个面的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。积的磁通量。交流讨论观察视频，思考如何计算磁通量的大
11、小。三、磁通量1、磁通量的表达式：BS。2、磁通量的理解（1）对于磁通量的计算要注意条件，即B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度，S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。（2）磁通量是标量，但有正、负之分。（3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb。1Wb=1Tm2（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B=，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以1T=1 Wb/m2=1N/Am。三、磁通量梳理深化 S3、磁通量的计算三、磁通量 BS=BScos BS【例例3】我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜，我国拥有世界上最大的单口径射电望
12、远镜，被称为被称为“天眼天眼”，如图所示。，如图所示。“天眼天眼”“眼眶眼眶”所围圆面积为所围圆面积为S，其所在处地磁场的磁感应强度，其所在处地磁场的磁感应强度 大小为大小为B，与，与“眼眶眼眶”平面平行、垂直的分量分别为平面平行、垂直的分量分别为Bl、B2，则穿过则穿过“眼眶眼眶”的磁通量大小为（）的磁通量大小为（）A.0 B.BS C.B1S D.B2S三、磁通量D巩固提升【练习练习3】如图，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积如图，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1S2S3，“1”和和“2”在同一平面内，在同一平面内，“3”线圈在磁铁的正中间。设各线线圈在磁铁的正中间。设各线 圈中的磁通量
13、依次为圈中的磁通量依次为1、2、3，则它们的大小关系是（），则它们的大小关系是（）A123 B123 C123 D123 三、磁通量CN S1 32课堂小结磁感应强度定义大小方向单位及意义匀强磁场定义特点应用磁通量定义大小正负单位磁感应强度磁感应强度 磁通量磁通量 北京时间2008年8月27日消息，据物理学家组织网报道，科学家早就提出了动物磁性说，也就是动物可以根据地球磁场确定方向。此前，科学家们已经在蜜蜂和白蚁等小型动物身上发现了这种奇特的能力。现在，在研究了世界各地几千头牛的卫星照片后，研究人员发现，牛身上就像有一个内置罗盘似的，知道如何找到南和北。课外拓展 研究发现牛能够根据磁场确定方向
14、 德国和捷克的一个研究小组在出版的美国国家科学院院刊上报告说，多数放牧或休憩的牛趋向于朝向南北站立。据德国杜伊斯堡埃森大学生物系的海内克伯达(Hynek Burda)和萨宾贝加尔(Sabine Begall)领导的此项研究显示，不管是什么地方的牛都符合这一发现。科学家们说：“地球磁场肯定是一个因素。”课外拓展 研究发现牛能够根据磁场确定方向课外拓展 地球是一个天然的大磁体，周围存在着地磁场。关于鸽子的许多实验表明，鸽子“认家”的功能是与地磁场有关的。鸽子的头部含有微量的强磁物质Fe3O4，这种强磁物质使得不论阴天和雨天、白天和黑夜都不会阻碍鸽子沿着正确方向飞行。为什么鸽子能“认家”？课外拓展 有人曾经分别在两组鸽子身上分别绑上磁钢块和铜块，磁钢组鸽子因受磁钢磁场的干扰而迷航，但铜块组鸽子则不迷航；鸽子在飞过大功率的无线电台时会出现迷航现象，表明电台的强电磁场使那里的地磁场受到了干扰，因而影响鸽子的导航功能。为什么鸽子能“认家”？