3.2磁感应强度

3.2 磁感应强度【基础知识梳理】 知识点01磁感应强度1.定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 乘积的比值叫该处的磁感应强度。

磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，用符号B 表示。

2.公式：B ＝FIL。

3.单位：特斯拉，符号是T ，单位间关系：1 T ＝1NA ·m。

4.方向：小磁针静止时N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向。

5.性质：（1）矢量性：磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即通过该店的磁感线的切线方向。

（2）叠加原理：遵循平行四边形定则求解。

知识点02电场强度E 与磁感应强度B 的比较 概念 比较内容 磁感应强度B 电场强度E 物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式共同点都是用比值法进行定义的特点B ＝FIL ，通电导线与B 垂直，B 与F 、I 、L 无关E ＝F q，E 与F 、q 无关方向共同点矢量，都遵从矢量合成法则 不同点小磁针N 极的受力方向，表示磁场方向放入该点的正电荷的受力方向，表示电场方向 【强调】电场强度的方向和电荷受力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和电流受力方向垂直。

【例题讲解】一、对磁感应强度及其方向的理解例1关于磁感应强度B，下列说法中正确的是（）A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元受到磁场力的方向一致C．若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点B为零D．长度为L、电流为I的导线在磁场中受力为F，则磁感应强度B大于或等于F IL【答案】D【详解】A．磁感应强度B是由磁场本身决定的，与试探电流元的情况无关，A 错误；B．B的方向与电流元受力方向垂直，B错误；C．电流元受力还与电流和磁场方向的夹角有关，当两者平行时，电流元不受力，C错误；D．当电流方向与磁场方向垂直时FBIL=当成一定夹角θ时sinFBILθ=故B大于或等于FIL，D正确。

3.2磁感应强度自主学习一、磁感应强度1.物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量.2.方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向.二、磁感应强度的大小1.在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元.2.探究实验(1)如图，三块相同的蹄形磁铁并列放在桌上，可以认为磁极间的磁场是均匀的，直导线的方向与磁感应强度的方向垂直.探究影响通电导线受力的因素(2)有电流通过时导线将摆动一个角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小.(3)大量的实验事实证明，通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积IL成正比，用公式表示为F＝ILB.式中B是比例系数，它与导线的长度和电流的大小无关.3.磁感应强度的大小(1)一个电流元垂直放入磁场中的某点，电流元受到的磁场力F与该电流元IL的比值，叫做磁感应强度.(2)定义式：B＝FIL(3)单位：特斯拉，简称特，符号是T.重点突破一、磁感应强度的方向1.磁感应强度的方向是磁场中小磁针静止时N极所指的方向，或者是N极所受磁场力的方向.通电导线受力的方向不是磁感应强度的方向.2.磁感应强度为矢量：同一空间有多个磁场时，其叠加时遵循矢量叠加的方法，即平行四边形定则.二、磁感应强度的大小1.在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置，因为沿不同方向放置导线时，同一导线受到的磁场力不相等.2.磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中电场强度公式E＝Fq中的“试探电荷”.3.磁感应强度B是用比值法定义的物理量，其大小只取决于磁场本身的性质，与F、I、L无关，与磁场中有没有通电导线无关.自主检测1．(多选)在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受的力也不同，如图所示中的几幅图象表示的是导线所受的力F与通过导线的电流I的关系．a、b各自有一组F、I的数据，在图象中各描出一个点．在A、B、C、D四幅图中，正确的是()2．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场中撤走，则P处磁感应强度为()A．零B．10 T，方向竖直向上C．0.1 T，方向竖直向下D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向3．某同学为检验某空间有无电场或者磁场存在，想到的以下方法中不可行的是() A．在该空间内引入检验电荷，如果电荷受到电场力说明此空间存在电场B．在该空间内引入检验电荷，如果电荷没有受到电场力说明此空间不存在电场C．在该空间内引入通电导线，如果通电导线受到磁场力说明此空间存在磁场D．在该空间内引入通电导线，如果通电导线没有受到磁场力说明此空间不存在磁场4．(多选)关于磁感应强度B和电场强度E的比较，下列说法正确的是()A．磁感应强度B和电场强度E都是矢量B．磁感应强度B和电场强度E都是由场本身决定的C．磁感应强度B和电场强度E的方向是检验电流元和检验电荷在场中受力的方向D．磁感应强度B和电场强度E都是用比值来定义的5．磁感应强度为矢量，它可以分解为几个分量．(1)如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ且斜向下，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？(2)如果地理南、北极和地磁北、南极是重合的，那么在赤道上空地磁场的竖直分量是多大？在极地上空地磁场的水平分量是多大？6.如图所示，ab、cd为两根相距2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为3.6 kg的金属棒MN放在导轨上．当金属棒中通以5 A的电流时，金属棒沿导轨做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 A时，金属棒能获得2 m/s2的加速度．求匀强磁场的磁感应强度的大小．答案1．解析：选BC.通电导线在磁场中受到的力F＝BIL，由题意知，a、b两导线长度相等，通过的电流不同，所以受力不同，力F与I成正比，F－I图线一定是过原点的直线，因此只有B、C两图正确．2．解析：选D.由题意，通电导线放入磁场中所受安培力最大，说明导线与磁场垂直，则有：F＝BIL得B＝FIL＝1.00.5×0.2T＝10 T，因磁感应强度B的方向与安培力方向是垂直关系，故知B的方向肯定不是竖直向上．磁感应强度是由磁场本身决定的，与是否有电流无关，故将该通电导线从磁场撤走，P处磁感应强度保持不变．3．解析：选D.如果把电荷引入电场中，一定会受到电场力作用，如果电荷没有受到电场力作用，一定是没有电场，A、B可行．把通电导线引入磁场中时，只要电流方向不与磁场方向平行，就会受到磁场力作用，但是不受磁场力的原因有两个，一是没有磁场，二是虽有磁场，但是电流方向与磁场方向平行，C可行，D不可行．4．解析：选ABD.磁感应强度B和电场强度E都是矢量，磁感应强度B的方向是小磁针N 极受力的方向，与检验电流元受力的方向垂直，所以A对C错，B和E都是比值定义法定义的物理量，它们都与检验电流元或检验电荷无关，都是由场本身决定的，所以B、D都正确，本题的答案为ABD.5．解析：由地磁场知识画出如图所示的示意图．(1)因为磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ，所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为：B x＝B cos θ，B y＝B sin θ.(2)在赤道上空，因为θ＝0，故有B y＝0；在极地上空，因为θ＝90°，故有B x＝0.答案：(1)B cos θB sin θ(2)006.解析：设匀强磁场的磁感应强度为B，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒的质量为m，金属棒在磁场中的有效长度为L＝2 m，当金属棒中的电流为I1＝5 A时，金属棒受到的磁场力与导轨对金属棒的滑动摩擦力平衡，金属棒做匀速直线运动，由平衡条件可得BI1L ＝μmg①当金属棒中的电流为I 2＝8 A 时，金属棒做匀加速运动，加速度为a ，根据牛顿第二定律得BI 2L －μmg ＝ma ② 由①②两式解得B ＝ma （I 2－I 1）L ＝ 3.6×2（8－5）×2 T ＝1.2 T. 答案：1.2 T。

3.2磁感应强度3.2 磁感应强度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起⼏枚铁钉，磁体磁性的强弱表现为它所产⽣的磁场对磁性物质和电流的作⽤⼒的强弱，也就是说磁场也有强弱之分。

电场的基本性质是对放⼊其中的电荷有⼒的作⽤，我们⽤电场中的电荷所受电场⼒与带电量的⽐值来描述电场的强弱，即电场强度；⽽磁场的基本性质是对放⼊其中的磁极和电流有⼒的作⽤，我们⼜该怎样来描述磁场的强弱呢？本节学习要点1.知道物理学上⽤磁感应强度描述磁场的强弱和⽅向。

2.理解磁感应强度的物理意义和定义式，并能利⽤IL F B =或ILB F =进⾏简单计算。

3.本节还要了解测量磁感应强度可以⽤多种⽅法。

基础梳理⼀.磁感应强度及⽅向1. 磁感应强度的引⼊物理学中⽤磁感应强度来描述磁场的和。

注意：描述磁场的强弱和⽅向的量就是磁感应强度，⽽不是磁场强度，因为历史上的磁场强度已经被抢先“注册”成另外⼀个物理量了。

2.磁场⽅向的规定物理学中规定⼩磁针静⽌时，所指的⽅向为该点的磁感应强度⽅向，简称磁场⽅向。

⼆、磁感应强度的⼤⼩：1.电流元物理学中，将很短⼀段通电导线中的电流I 和导线长度L 的乘积IL 叫做电流元说明：电流元实际上是为了研究磁场⽽引⼊的⼀种理想模型。

很短的通电导体可以近似看成是⼀个电流元。

2. 实验：探究影响通电导线受⼒的因素（1）实验⽬的：探究通电导体所受到的磁⼒跟磁场⽅向、通电电流、导体长度之间的关系。

（2）实验⽅法：控制变量法。

（3）实验器材：蹄形磁铁三个，电源，开关，通电导线，滑动变阻器。

（4）实验装置：如图3.2-1所⽰，注意让导线垂直磁场⽅向放置。

（5）实验过程及现象①保持磁场和通电导线的长度L 不变，改变电流I 的⼤⼩现象：电流I 增⼤，导线摆动的⾓度θ增⼤；电流I 减⼩，导线摆动的⾓度θ减⼩。

②保持磁场和电流I 不变，改变通电导线的长度（例如分别接通“1，4”和“2，3”）。

现象：在磁场中通电导线L 变长，导线摆动的⾓度增⼤；通电导线L 变短，导线摆动的⾓度减⼩。

教学设计2 磁感应强度本节分析《静电场》一章给本章的学习做好了足够的知识铺垫，所以本节的学习过程可以充分利用类比法，以电场强度知识带动磁感应强度知识的学习，学生容易理解。

磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是本章的基础和重点内容，难度不是很大，教学过程中教师要注意展示给学生物理的科学研究方法和研究过程。

同时,磁场对磁体和电流的作用力远比电场对电荷的作用力复杂，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量是本章教学的一个难点.用小磁针N极受力方向可定义磁感应强度的方向，用电流元受磁场力与电流元之比也可定义磁感应强度,当用两个不同物体的受力分析来分别表达磁感应强度的方向和大小时,要注意引导。

学情分析高二的学生对重力场和电场已经很熟悉,可以通过演示实验与电场强度的定义类比来突破难点，形成磁感应强度的概念。

这样让学生用已知的知识和经验去探究未知的领域也符合学生的认知规律.但是不能用磁体的受力大小来定义磁场的强弱，所以引入电流元的概念会使学生理解上有困难,教学过程中要注意引导。

教学目标●知识与技能（1）知道磁感应强度的定义.（2）知道磁感应强度的方向、大小、定义式和单位.（3）理解磁感应强度定义式的满足条件.（4）能用磁感应强度的定义式进行有关计算.●过程与方法（1）使学生知道物理中研究问题时常用的一种科学方法——控制变量法。

（2)通过观察、实验、类比（与电场强度的定义的类比）分析，使学生理解和掌握磁感应强度的概念。

（3）进一步体会通过比值法定义物理量的方法.●情感、态度与价值观（1)培养学生探究物理现象的兴趣，提高综合学习能力。

（2）使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的科学方法.教学重难点1.磁感应强度的比值定义。

2.磁感应强度概念的建立.教学方法创设情景、分析探究，并辅以实验分析、讲授法。

教学准备小磁针、电磁铁、蹄形磁铁、电源、金属杆、导线、曲别针、铁架台、多媒体课件.教学设计（设计者:陈妮娜）教学过程设计【分组实验】学生自己动手操作并观察实验现象：如图,通电电磁铁吸引在匀强磁场中探究影响通电导线受保持导线通电部分的长度不变，板书设计2 磁感应强度一、磁感应强度的方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该处磁感应强度的方向．二、磁感应强度的定义：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的比值叫磁感应强度三、定义式:B＝错误!(条件：通电导线和磁场方向垂直)四、物理意义：表示磁场强弱和方向的物理量五、单位：特斯拉，简称特，符号：T 1 T＝N A·m六、磁感应强度是矢量教学反思本节灵活运用观察、实验、分析、归纳、类比等科学方法，与已学过的电场知识进行类比分析，这样有利于培养学生正确的科学思维方式．课堂上尽可能发挥学生在教学中的主体作用，可以实现学生自主学习的模式．对于本节的教学设计而言，最成功的地方是用比较和启发引入新课，先让学生理解磁感应强度是有大小之分的，这样不仅激发了学生的兴趣,培养了物理感觉，还可以巧妙地利用问题将知识引向深入，在不经意间将磁感应强度分大小和方向两方面解决．本节将教材实验变成学生探究实验，极大地提高了学生的学习兴趣，由学生根据实验现象，最后得出正确的结论．这样既有以教师为主导下的探究,又有以学生为主体的积极参与，有利于培养学生的创造性思维能力,还能充分发挥集体智慧的力量．为了探究磁感应强度的大小，对于不能用小磁针的受力研究,虽然课堂引导学生从“磁极不可能单独存在”说明,但学生对磁单极概念不易理解，所以仍会有一部分学生想不通为什么不能从小磁针受力来研究磁感应强度的大小．探究实验无法测得具体数据，虽然利用控制变量法进行,但很难根据所观察的现象说明两者成正比的关系．可以采用现代教学手段,使用DIS技术，利用具体的数量关系，会更科学，更有说服力．错误!磁感应强度与磁场强度的区别磁感应强度和磁场强度均为表征磁场强弱和方向的物理量．磁感应强度是一个基本物理量，较容易理解,就是垂直穿过单位面积的磁感线的数量．磁感应强度可通过仪器直接测量．磁感应强度也称磁通密度，或简称磁密．常用B表示．其单位是韦伯每二次方米(Wb/m2)或特斯拉（T)．磁场传播需经过介质（包括真空)，介质因磁化也会产生磁场，这部分磁场与源磁场叠加后产生另一磁场．或者说，一个磁场源在产生的磁场经过介质后，其磁场强弱和方向变化了．为了描述磁场源的特性，也为了方便数学推导，引入一个与介质无关的物理量H，H＝Bμ0－M，式中，μ0为真空磁导率，M为介质磁化强度．这个物理量,就是磁场强度．磁场强度的单位是安培每米（A/m）．。