
1.物理意義:描述磁場________和________的物理量.2.方向:小磁針靜止時__________所指的方向規(guī)定為該點的磁感應強度的方向,簡稱為__________方向.
磁場對通電導體也有力的作用,該力的方向是否為磁場方向?【答案】不是磁感應強度方向,二者垂直.
1.電流元:很短的一段通電導線中的______與__________的乘積.2.控制變量法探究影響通電導線受力的因素.如圖所示,三塊相同的蹄形磁鐵,并列放在桌上,直導線所處的磁場認為是均勻的.
磁感應強度的定義和大小
(1)保持長度不變,改變__________,觀察直導線__________大小來比較磁場力大?。?2)保持電流大小不變,改變磁場中______________,通過觀察直導線擺動角度大小比較磁場力大?。?3)實驗結論:直導線與磁場垂直時,它受力大小既與導線的長度l成__________,又與導線中的電流I成________.
“一個電流元垂直放入磁場中的某點,磁感應強度與電流元受到的磁場力成正比,與電流元成反比.”這種說法是否正確,為什么?【答案】這種說法不正確.磁感應強度的大小是由磁場本身決定的,不隨電流元大小及電流元所受磁場力的大小的變化而變化.
【答案】C【解析】根據(jù)磁感應強度的定義,通電導線應為“在磁場中垂直于磁場方向的通電導線”,只有在這個方向?qū)Ь€所受磁場力才最大,本題A選項未注明導線放置的方向,A錯誤.通電導線若放置方向與磁場平行時,不受磁場力作用,B錯誤.在磁場場源穩(wěn)定的情況下,磁場內(nèi)各點的磁感應強度(含大小和方向)都是唯一確定的,與放入的檢驗通電導線無關,C正確.磁場力方向與磁感應強度方向垂直,D錯誤.
1.定義:勻強磁場中____________和______________的平面面積S的乘積叫磁通量,即Φ=BS.2.拓展:磁場B與研究的平面不垂直時,這個面在垂直于磁場B方向的______________與B的乘積表示磁通量.3.單位:國際單位制是__________,簡稱韋,符號是Wb,1 Wb=______________.
有時磁感線由平面一側穿入,有時磁感線由平面另一側穿入.如何區(qū)別從不同方向穿入的磁通量呢?【答案】可用磁通量的正、負表示.若規(guī)定磁感線由正面穿入時磁通量為正,則由反面穿入時磁通量為負.反之亦然.磁通量雖然有正負,但磁通量是標量.
如圖所示,半徑為R的圓形線圈共有n匝,其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強磁場,磁場方向垂直線圈平面.若磁感應強度為B,則穿過線圈的磁通量為( )A.πBR2 B.πBr2C.nπBR2 D.nπBr2
【答案】B【解析】磁通量與線圈匝數(shù)無關,且磁感線穿過的面積為πr2,而并非πR2,故B正確.
例1 (多選)把一小段通電直導線垂直磁場方向放入一勻強磁場中,圖中能正確反映各量之間的關系的是( )
電場強度和磁感應強度比較
例2 下列關于磁感應強度的方向和電場強度的方向的說法中,不正確的是( )A.電場強度的方向與電荷所受的電場力的方向相同B.電場強度的方向與正電荷所受的電場力的方向相同C.磁感應強度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向相同D.磁感應強度的方向與小磁針靜止時N極所指的方向相同
【答案】A【解析】電場強度的方向就是正電荷所受的電場力的方向,磁感應強度的方向是小磁針N極所受磁場力的方向或小磁針靜止時N極所指的方向.故A錯誤.
變式2 (多選)關于試探電荷和電流元,下列說法正確的是( )A.試探電荷在電場中一定受到電場力的作用,電場力與所帶電荷量的比值定義為電場強度的大小B.電流元在磁場中一定受到磁場力的作用,磁場力與該段通電導線的長度和電流乘積的比值定義為磁感應強度的大小C.試探電荷所受電場力的方向與電場方向相同或相反D.電流元在磁場中所受磁場力的方向與磁場方向相同或相反【答案】AC
1.磁通量的計算.(1)公式:Φ=BS.適用條件:①勻強磁場;②磁場與平面垂直.(2)若磁場與平面不垂直,應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積,Φ=BScs θ.式中Scs θ即為平面S在垂直于磁場方向上的投影面積,也稱為“有效面積”(如圖所示).
2.磁通量的正、負.(1)磁通量是標量,但有正、負,若以磁感線從某一面上穿入時磁通量為正值,則磁感線從此面穿出時即為負值.(2)若同時有磁感線沿相反方向穿過同一平面,且正向磁通量大小為Φ1,反向磁通量大小為Φ2,則穿過該平面的合磁通量Φ=Φ1-Φ2.3.磁通量的變化量.(1)當B不變,有效面積S變化時,ΔΦ=BΔS.(2)當B變化,S不變時,ΔΦ=ΔBS.(3)B和S同時變化,則ΔΦ=Φ2-Φ1.但此時ΔΦ≠ΔBΔS.
例3 如圖所示,有一個垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應強度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(圖中未畫出),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)在磁感應強度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?
【答案】(1)1.256×10-4 Wb 5.024×10-4 Wb(2)8.4×10-6 Wb
變式3 如圖所示,線圈平面與水平方向夾角θ=60°,磁感線豎直向下,線圈平面面積S=0.4 m2,勻強磁場磁感應強度B=0.6 T,則穿過線圈的磁通量Φ為多少?把線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過120°角,則通過線圈磁通量的變化量為多少?
【答案】0.12 Wb 0.36 Wb【解析】線圈在垂直磁場方向上的投影面積S⊥=Scs 60°=0.4×0.5 m2=0.2 m2,穿過線圈的磁通量Φ1=BS⊥=0.6×0.2 Wb=0.12 Wb.線圈以cd為軸順時針方向轉(zhuǎn)過120°角后變?yōu)榕c磁場垂直,但由于此時磁感線從線圈平面穿入的方向與原來相反,故此時通過線圈的磁通量Φ2=-BS=-0.6×0.4 Wb=-0.24 Wb.故磁通量的變化量ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-0.24-0.12| Wb=0.36 Wb.
磁感應強度是指描述磁場強弱和方向的物理量,是矢量,常用符號B表示,國際通用單位為特斯拉(符號為T).磁感應強度也被稱為磁通量密度或磁通密度.在物理學中磁場的強弱使用磁感應強度來表示,磁感應強度越大表示磁場越強.磁感應強度越小,表示磁場越弱.
例4 如圖所示,兩根互相平行的長直導線過紙面上的M、N兩點,且與紙面垂直,導線中通有大小相等、方向相反的電流.a(chǎn)、O、b在M、N的連線上,O為MN的中點,c、d位于MN的中垂線上,且a、b、c、d到O點的距離均相等.下列說法正確的是( )A.O點處的磁感應強度為零B.a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等、方向相反C.c、d兩點處的磁感應強度大小相等、方向相同D.a(chǎn)、c兩點處的磁感應強度方向不同
【答案】C【解析】a、b、c、d四個點的磁感應強度均為M、N兩長直導線在各點的磁感應強度的疊加,由安培定則可知,M、N在O點處磁感應強度的方向相同,合磁感應強度豎直向下,不為零,A錯誤;由對稱性可知,a、b兩點處,c、d兩點處的磁感應強度大小和方向均相同,B錯誤,C正確;a、c兩點處的磁感應強度均垂直于ab連線豎直向下,方向相同,D錯誤.
2.(多選)關于磁感應強度的大小,下列說法正確的是( )A.磁極在磁場中受磁場力大的地方,該處的磁感應強度一定大B.磁極在磁場中受磁場力大的地方,該處的磁感應強度不一定大,與放置方向有關C.通電導線在磁場中受磁場力大的地方,該處磁感應強度一定大D.通電導線在磁場中受磁場力大的地方,該處磁感應強度不一定大,與放置方向有關【答案】AD【解析】磁極在磁場中的受力跟放置方向無關,電流在磁場中的受力與放置方向有關.
3.關于磁感應強度B、電流I、導線長度l和電流所受磁場力F的關系,下面的說法中正確的是( )A.在B=0的地方,F(xiàn)一定等于零B.在F=0的地方,B一定等于零C.若B=1 T,I=1 A,l=1 m,則F一定等于1 ND.若l=1 m,I=1 A,F(xiàn)=1 N,則B一定等于1 T【答案】A
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