
知識點(diǎn)一 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義.用磁感應(yīng)強(qiáng)度來描述磁場的強(qiáng)弱和方向.2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向.物理學(xué)規(guī)定,在磁場中的任一點(diǎn),小磁針N極受力的方向,亦即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向.
知識點(diǎn)二 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 勻強(qiáng)磁場1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(2)單位:在國際單位制中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉,簡稱特,符號是T,1 T=1 N/(A·m).2.勻強(qiáng)磁場.(1)特點(diǎn):磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同.(2)勻強(qiáng)磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線.
知識點(diǎn)三 磁通量1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積叫作穿過該平面的磁通量,用符號Φ表示.2.公式:Φ=BS.3.單位:在國際單位制中,磁通量的單位是韋伯,簡稱韋,符號是Wb.
A BC D
2.(多選)有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說法中,正確的是( ?。〢.磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場強(qiáng)弱及方向的物理量B.磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向C.小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D.小磁針N極的指向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來描述磁場強(qiáng)弱及方向的物理量,A正確;磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)的磁場的方向,磁場方向也就是小磁針N極受力的方向,故B、C正確;小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)樵撎幍拇艌龇较?,D錯(cuò)誤.
探究一 對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解1.磁場的決定因素:磁感應(yīng)強(qiáng)度是定量描述磁場的物理量,磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小取決于磁場本身,與其他因素?zé)o關(guān).2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的特點(diǎn).(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場強(qiáng)弱的物理量,它是用比值法定義的物理量,由磁場自身決定,與是否引入電流元、引入的電流元是否受力及受力大小無關(guān).(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場,這時(shí)L應(yīng)很短,IL稱為“電流元”,相當(dāng)于靜電場中的“試探電荷”.(3)因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí),其受力大小不相同,故在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),式中F是指通電直導(dǎo)線垂直磁場放置時(shí)受到的磁場力.
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可以有以下幾種表述方式.①小磁針靜止時(shí)N極所指的方向,即N極受力的方向.②小磁針靜止時(shí)S極所指的反方向,即S極受力的反方向.③磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向.(5)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為矢量,它有大小及方向,分別表示磁場的強(qiáng)弱與方向.(6)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加規(guī)律:滿足平行四邊形定則.
3.磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的比較.
【典例1】 關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,下面說法正確的是( )A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是小磁針N極所指的方向B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針在任何情況下N極的受力方向一致C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向由放置在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N極所指方向決定D.若把放置在磁場中的小磁針移走,則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就會(huì)發(fā)生變化
解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,是小磁針N極的受力方向,也是小磁針靜止時(shí)N極所指方向,A錯(cuò)誤,B正確;磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向由磁場本身決定,與小磁針無關(guān),C、D錯(cuò)誤.
磁場方向的四種表述(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向.(2)磁感線的切線方向.(3)小磁針在該點(diǎn)N極受力的方向.(4)小磁針靜止時(shí)N極的指向.
1.(多選)把一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入一勻強(qiáng)磁場中,圖中能正確反映各量間關(guān)系的是( ?。?br/>2.在磁場中某一點(diǎn)放入一通電導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁場垂直,導(dǎo)線長1 cm,電流為5 A,所受磁場力為5×10-2N.(1)這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大?(2)若讓導(dǎo)線與磁場平行,這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大?通電導(dǎo)線受到的磁場力多大?
探究二 對磁通量的進(jìn)一步理解1.磁通量的計(jì)算.(1)公式:Φ=BS.適用條件:①勻強(qiáng)磁場;②磁感線與平面垂直.(2)在勻強(qiáng)磁場B中,若磁感線與平面不垂直,公式Φ=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積.如果磁場B不與我們研究的對象垂直,例如圖中的S,則有S⊥=Scs θ,Φ=BScs θ.
式中Scs θ即為面積S在垂直于磁感線方向上的投影面積,我們稱之為“有效面積”.2.磁通量的正負(fù).(1)磁通量是標(biāo)量,但有正負(fù),當(dāng)磁感線從某一面上穿入時(shí),磁通量為正值,穿出時(shí)即為負(fù)值.(2)若磁感線沿相反方向穿過同一平面,且正向磁通量為Φ1,反向磁通量為Φ2,則穿過該平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2.
3.磁通量的變化量ΔΦ=Φ2-Φ1.(1)當(dāng)B不變,有效面積S變化時(shí),ΔΦ=B·ΔS.(2)當(dāng)B變化,S不變時(shí),ΔΦ=ΔB·S.(3)B和S同時(shí)變化,則ΔΦ=Φ2-Φ1,但ΔΦ≠ΔB·ΔS.
5.與磁感線條數(shù)的關(guān)系.磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”,當(dāng)有不同方向的磁感線同時(shí)穿過同一面積時(shí),磁通量指的是合磁場的磁感線穿過其面積的條數(shù),即此時(shí)的磁通量為合磁通量.
【典例2】 如圖所示,有一個(gè)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T,磁場有明顯的圓形邊界,圓心為O,半徑為10 cm.現(xiàn)在在紙面內(nèi)先后放上圓線圈A、B和C(圓中未畫出),圓心均在O處,A線圈的半徑為1 cm,共10匝;B線圈的半徑為2 cm,只有1匝;C線圈的半徑為0.5 cm,只有1匝.(1)在磁感應(yīng)強(qiáng)度B減為0.4 T的過程中,A和B線圈中的磁通量改變了多少?(2)在磁場方向轉(zhuǎn)過30°角的過程中,C線圈中的磁通量改變了多少?
B線圈的磁通量的改變量為ΦB=(0.8-0.4)×3.14×(2×10-2)2 Wb=5.024×10-4 Wb.
磁通量大小的分析與判斷1.定量計(jì)算.通過公式Φ=BS來定量計(jì)算,計(jì)算磁通量時(shí)應(yīng)注意的問題.(1)明確磁場是否為勻強(qiáng)磁場,知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.(2)平面的面積S應(yīng)為磁感線通過的有效面積.當(dāng)平面S與磁場方向不垂直時(shí),應(yīng)明確所研究的平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角,準(zhǔn)確找出垂直面積.(3)線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無關(guān),即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響.2.定性判斷.磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”,當(dāng)有不同方向的磁場同時(shí)穿過同一面積時(shí),此時(shí)的磁通量為各磁場穿過該面磁通量的代數(shù)和.
3.(多選)面積為2.5×10-2 m2的矩形線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為4.0×10-2 T的勻強(qiáng)磁場中,則穿過線圈的磁通量可能是( ?。〢.1.0×10-2 Wb B.1.0×10-3 WbC.1.0×10-4 Wb D.0
解析:線圈與磁場垂直時(shí),通過它的磁通量最大,且Φm=BS=1.0×10-3 Wb.線圈與磁場平行時(shí),通過它的磁通量為0.故通過線圈的磁通量范圍是0≤Φ ≤1.0×10-3 Wb.所以A錯(cuò)誤,B、C、D正確.
4.如圖所示,一矩形線圈abcd有一半處在磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場中,虛線MN為磁場邊界且與cd邊平行,穿過線圈的磁通量為Φ1.當(dāng)線圈以cd為軸從圖中位置轉(zhuǎn)過45°的瞬間,穿過線圈的磁通量為Φ2,則( ?。?br/>5.如圖所示,兩個(gè)同心放置的平面金屬圓環(huán)、條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直,則通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關(guān)系是( ?。〢.Φa>Φb B.Φa<ΦbC.Φa=Φb D.不能確定
解析:通過圓環(huán)的磁通量為穿過圓環(huán)的磁感線的條數(shù),首先明確條形磁鐵的磁感線分布情況,另外要注意磁感線是閉合的曲線.條形磁鐵的磁感線在磁體的內(nèi)部是從S極到N極,在磁體的外部是從N極到S極,內(nèi)部有多少條磁感線,外部的整個(gè)空間就有多少條磁感線同內(nèi)部磁感線構(gòu)成閉合曲線.對兩個(gè)圓環(huán),磁體內(nèi)部的磁感線全部穿過圓環(huán),外部的磁感線穿過多少,磁通量就抵消多少,所以面積越大,磁通量反而越小,故選項(xiàng)A正確.
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