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2015高二物理教案:磁感应强度

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2015-03-18

课堂练习

练习1.匀强磁场中长2cm的通电导线垂直磁场方向,当通过导线的电流为2A时,它受到的磁场力大小为4×10-3N,问:该处的磁感应强度B是多大?(让学生回答)

应答:根据磁感应强度的定义

在这里应提醒学生在计算中要统一单位,计算中必须运用国际单位.

再问:若上题中,电流不变,导线长度减小到1cm,则它受磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少?若导线长不变,电流增大为5A,则它受磁场力F和该处的磁感应强度B各是多少?

引导学生讨论,得出正确的答案:2×10-3N,0.1T;1×10-2N,0.IT,并指出,某处的磁感应强度由建立该磁场的场电流情况和该点的空间位置来决定,与检验通电直导线的电流强度大小、导线长短无关.

练习2.检验某处有无电场存在,可以用什么方法?检验某处有无磁场存在,可以用什么方法?

回答:检验有无电场存在,可用检验电荷,把检验电荷放在被检验处,若该检验电荷受到电场力作用,则该处有电场存在,场强不为零;若该检验电荷没有受到电场力作用,该处没有电场存在或该处场强为零.检验某处有无磁场存在,可用“检验电流”,把通电导线放在被检验处,若该通电导线受磁场力作用,则该处有磁场存在,磁感应强度不为零;若该通电导线不受磁场力作用,则该处无磁场存在,该处磁感应强度为零.

追问:如果通电导线不受磁场力,该处是一定不存在磁场,磁感应强度一定为零吗?

引导学生讨论,得出“不一定”的正确结果.因为当通电导线平行磁场方向放在磁场中,它是不受磁场力作用的(这是实验证明的结论).再次强调磁感应强度定义的条件:通电直导线必须垂直磁场方向放置.

再问:如何利用通电导线检验某处磁场的存在与否呢?

应答:可以改变通电导线的方向,若在各个方向均不受磁场力作用,则该处没有磁场.

再问:在通电导线在不同方法检测,至少检测几次就可确定该处没有磁场存在?

应答:至少在相互垂直的两个方向上检测两次.先将其放在任意方向检测,若此时其不受磁场力作用,则再将通电导线沿垂直刚才的方向放置,若此时其仍不受磁场力作用,则说明该处无磁场存在.

2.磁感线

磁感线和电场线一样也是一种形象描述磁场强度大小和方向分布的假想的线,磁感线上各点的切线方向即该点的磁感应强度方向,磁感线的密疏,反映磁感应强度的大小.通过挂图应让学生熟悉条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线的分布,并正确地用“右手”安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线方向与电流方向的关系.

3.磁通量

磁感线和磁感应强度的关系.为了定量地确定磁感线的条数跟磁感应强度大小的关系,规定:在垂直磁场方向每平方米面积的磁感线的条数与该处的磁感应强度大小(单位是特)数值相同.这里应注意的是一般画磁感线可以按上述规定的任意倍来画图,这种画法只能帮助我们了解磁感应强度大小,方向的分布,不能通过每平方米的磁感线数来得出磁感应强度的数值.

提问:各点电场强度方向、大小均相同的电场叫什么电场?这种电场电场线的分布有什么特点?

应答:这种电场叫做匀强电场,匀强电场电场线的分布是间距相同方向一致的平行直线.

提问:什么叫做匀强磁场,怎样用磁感线描述匀强磁场?

应答:对于某范围内的磁场,其磁感应强度的大小和方向均相同,则该范围内的磁场叫做匀强磁场.可以用间距相同、方向一致的平行直线描述匀强磁场.

距离很近,相对面积相同且互相平行的异名磁极之间的磁场都可看做是匀强磁场.密绕螺线管中的磁场也可看做是匀强磁场.

(1)磁通量的定义

穿过某一面积的磁感线的条数,叫做穿过这个面积的磁通量,用符号Φ表示.

(2)磁通量与磁感应强度的关系

因为按前面的规定,穿过垂直磁场方向单位面积的磁感线条数,等于磁感应强度B,所以在匀强磁场中,垂直于磁场方向的面积S上的磁通量Φ为

Φ=BS

若平面S不跟磁场方向垂直,则应把S平面投影到垂直磁场方向的面上,若这两个面间夹角为θ,则:

Φ=BS⊥=BScosθ

当平面S与磁场方向平行时,θ=90°,Φ=0.

(3)磁通量的单位

在国际单位中,磁通量的单位是韦伯(Wb),简称韦.

1韦(Wb)=1特(T)×1米2(m2)

由Φ=BS,可得B=Φ/S,所以磁感应强度B等于垂直于磁场单位面积上的磁通量,也叫做磁通密度,用韦(Wb)/米2(m2)作单位.

(4)磁通量是标量

磁通量是标量,只有大小,无方向.

课堂练习

练习3.如图所示,平面S=0.6m2,它与匀强磁场方向的夹角α=30°,若该磁场磁感应强度B=0.4T,求通过S的磁通量Φ是多少?(可让几个同学同时到黑板上演算.)

学生演算时,常有些同学会套公式:

为此再一次强调,Φ=BScosθ中的θ是平面S与垂直磁场方向平面间的夹角,在此题中它应是α的余角,所以此题的正确解法应是

Φ=BScos(90°-α)=BSsinα

=0.4×0.6×sin30°=0.12Wb

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