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2 磁感应强度 磁通量1.理解磁感应强度的概念，知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量.2.知道什么是匀强磁场，知道匀强磁场磁感线的特点.3.理解磁通量的概念，会计算磁通量的大小．一、磁感应强度1．定义：一段通电直导线垂直放在磁场中所受的力与导线中的电流和导线的长度的乘积的比值，叫磁感应强度．2．定义式：B ＝F Il. 3．单位：特斯拉，简称特，符号为T.4．B 反映了磁场的强弱．5．磁感应强度是矢量，小磁针的N 极在磁场中某点受力的方向，就是这点磁感应强度的方向．二、匀强磁场1．概念：各点磁感应强度大小相等、方向相同的磁场．2．磁感线特点：匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行直线．三、磁通量1．定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S 的乘积．即Φ＝BS .2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S ′与磁感应强度的乘积表示磁通量．3．单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb ＝1 T·m 2.4．引申：B ＝ΦS ，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量．一、磁感应强度1．物理意义：磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量．2．大小：当导线方向与磁场方向垂直时B ＝F Il.3．方向：磁感应强度的方向就是小磁针北极在磁场中某点受力的方向，也就是该处的磁场方向．4．描述：磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向．5．匀强磁场如果磁场中各处的磁感应强度大小和方向都相同，则该磁场为匀强磁场．二、磁通量1.磁通量的计算：(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；①磁感线与平面垂直．(2)若磁感线与平面不垂直，则Φ＝BS cos θ.其中S cos θ为面积S在垂直于磁感线方向上的投影面积S1，如图所示．2．磁通量的正负：磁通量是标量，但有正负，若磁感线从某一面穿入时，磁通量为正值，磁感线从此面穿出时则为负值．3．磁通量可用穿过某一平面的磁感线条数表示．若有磁感线沿相反方向穿过同一平面，则磁通量等于穿过该平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)．三、磁感应强度矢量的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场等于各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和．磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则．1．如图所示，矩形线框平面与匀强磁场方向垂直，穿过的磁通量为Φ，若线框绕某条边转过90°角，则磁通量变为（）A．0B．12ΦC．ΦD．2Φ2．如图所示为某匀强磁场的磁感线分布，则磁场中各点的磁感应强度（ ）A ．大小相等，方向相同B ．大小不等，方向相同C ．大小相等，方向不同D ．大小不等，方向不同 3．下列物理量中属于矢量的是（ ）A ．磁感应强度B ．感应电动势C ．电流D ．磁通量4．如图所示，直角三角形abc 中，①abc =30°，将一电流为I 、方向垂直纸面向外的长直导线放置在顶点a 处，则顶点c 处的磁感应强度大小为B 0。
第13章必备知识清单§1磁场磁感线1、奥斯特实验说明电流对磁体会产生力的作用，电流具有磁效应。
2、磁体和磁体之间，磁体和通电导体之间，以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。
磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。
规定小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向。
3、在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。
磁感线额特点：磁感线是假想的曲线；磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极；磁感线不相交、不相切；磁感线的疏密表示磁场的强弱；磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。
4、地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。
地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。
在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。
5、直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。
实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。
6、安培定则的第一种用法：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
安培定则的第二种用法：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。
7、分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。
§2磁感应强度磁通量1、磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用。
2、磁场的方向：规定小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场的方向。
3、电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL。
注意：①电流源是理想模型，②不存在孤立的电流元，③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场。
4、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。
第2节 磁感应强度 磁通量课程内容要求核心素养提炼1．知道磁感应强度的定义、物理意义及单位． 2．知道磁通量，通过计算磁通量的大小进一步了解定量描述磁场的方法．1．物理观念：磁感应强度、匀强磁场、磁通量． 2．科学思维：(1)理解磁感应强度的概念． (2)应用公式计算磁通量．一、磁感应强度1．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F 跟电流I 和导线长度l 的乘积Il 的比值叫作通电导线所在处的磁感应强度．2．定义式：B ＝FIl．3．单位：特斯拉，简称特，符号为T ，1_T ＝1 N A·m． 二、匀强磁场1．定义：磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同的磁场． 2．磁感线：间隔相等的平行直线．3．实例：距离很近的两个平行的异名磁极间的磁场，相隔适当距离的两平行放置的通电线圈中间区域的磁场都是匀强磁场．[判断](1)通电导线在磁场中受到的磁场力为0，则说明该处的磁感应强度为0．(×) (2)磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比．(×)(3)磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力大小F 与电流I 和导线长度l 的乘积的比值．(×)三、磁通量1．定义：匀强磁场磁感应强度B 与和磁场方向垂直的平面面积S 的乘积，即Φ＝BS ． 2．单位：韦伯，简称韦，符号是Wb ． 1 Wb ＝1 T·m 2．3．引申：B ＝ΦS ，因此磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量．[思考]若通过某面积的磁通量等于0，则该处一定无磁场，你认为对吗？提示 不对．磁通量除与磁感应强度、面积有关外，还与环面和磁场夹角有关，当环面与磁场平行时，磁通量为0，但磁场仍存在．探究点一 磁感应强度的理解和叠加观察如图所示的“探究影响通电导线受力的因素”的实验，思考以下几个问题：(1)实验装置中，通电导线应如何放入磁场中？为什么？(2)通过实验总结通电直导线受力大小与导线长度、电流大小的关系．提示 (1)通电导线应垂直放入磁场中．只有通电导线与磁场方向垂直时，它所受磁场力才最大，此时磁场力F 与电流和导线长度的乘积Il 的关系最简单．(2)当通电直导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度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．即FIl是一个恒量．1．对磁感应强度的认识(1)磁感应强度的大小：磁感应强度的大小反映该处磁场的强弱，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置．(2)磁感应强度是用比值法定义的即B ＝FIl ，但B 的大小由磁场本身决定，与F 、Il 的大小没有关系．(3)磁感应强度的方向：磁感应强度的方向就是该处磁场的方向，规定为小磁针静止时N 极的指向，也可以表示为磁感线在该点的切线方向．2．磁场的叠加：由于磁感应强度是矢量，若某区域有多个磁场叠加，该区域中某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点的磁感应强度的矢量和，可根据平行四边形法则求解．磁场中放一根与磁场方向垂直的通电直导线，它的电流是2.5 A ，导线长1 cm ，它受到的磁场力为5.0×10－2 N ．(1)求这个位置的磁感应强度大小；(2)若把通电导线中的电流增大到5 A ，则求这个位置的磁感应强度大小．解析 解题关键是只有当通电直导线垂直于磁场方向放置时，才能用B ＝FIl 计算B 的大小．(1)由磁感应强度的定义式得 B ＝FIl ＝ 5.0×10－22.5×1×10－2T ＝2 T ．(2)磁感应强度B 是由磁场和空间位置(点)决定的，与导线的长度l 、电流I 的大小无关，所以该位置的磁感应强度大小还是2 T ．答案 (1)2 T (2)2 T(多选)如图所示，三根平行的足够长的通电直导线A 、B 、C (电流方向如图)分别放置在一个等腰直角三角形的三个顶点上，其中AB 边水平，AC 边竖直．O 点是斜边BC 的中点，每根导线在O 点所产生的磁感应强度大小均为B 0，则下列说法正确的有( )A ．导线B 、C 在O 点产生的合磁感应强度大小为2B 0 B ．导线A 、B 、C 在O 点产生的合磁感应强度大小为B 0 C ．导线B 、C 在A 点产生的合磁感应强度方向由A 指向OD ．导线A 、B 在O 点产生的合磁感应强度方向水平向右ACD [导线B 、C 在O 点产生的磁场方向相同，磁感应强度叠加后大小为2B 0，选项A 正确；三根平行的通电直导线在O 点产生的磁感应强度大小相等，B 合＝(B 0)2＋(2B 0)2＝5B 0，选项B 错误；导线B 、C 在A 点产生的总的磁感应强度的方向是两个磁场叠加后的方向，方向由A 指向O ，选项C 正确；根据安培定则和矢量的叠加原理，导线A 、B 在O 点产生的总的磁感应强度的方向水平向右，选项D 正确．][训练1] 关于磁感应强度，下列说法正确的是( ) A ．由B ＝FIl可知，B 与电流强度I 成反比B ．由B ＝FIl可知，B 与电流受到的安培力F 成正比C ．垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度方向D ．磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、长度、导线放置方向等均无关D [磁感应强度B ＝FIl 是采用比值法定义的，B 与F 、I 无关，由磁场本身属性决定，故选项A 、B 错误，选项D 正确；垂直于磁场方向放置的通电导线的受力方向与磁感应强度的方向垂直，故选项C 错误．][训练2] (2020·浙江卷)特高压直流输电是国家重点能源工程．如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I 1和I 2，I 1＞I 2．a 、b 、c 三点连线与两根导线等高并垂直，b 点位于两根导线间的中点，a 、c 两点与b 点距离相等，d 点位于b 点正下方．不考虑地磁场的影响，则( )A ．b 点处的磁感应强度大小为0B ．d 点处的磁感应强度大小为0C ．a 点处的磁感应强度方向竖直向下D ．c 点处的磁感应强度方向竖直向下C [电流周围的磁场截面图如图所示，因I 1＞I 2，则离导线相同距离处B 1＞B 2．由磁感应强度的叠加可以看出，a 处的磁感应强度方向竖直向下，大小为两电流在a 处磁感应强度的同向叠加；b 处的磁感应强度大小为B b 1－B b 2，方向竖直向上；c 处磁感应强度方向为竖直向上，大小为两电流在该处磁感应强度同向叠加；d 处磁感应强度不为0．故答案为C ．]探究点二 磁通量的理解和计算如图所示，当磁场方向与平面成θ角时，磁通量的表达式是怎样的？当磁场方向与平面平行时，磁通量是多少？提示Φ＝BS sin θ01．磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS．适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)在匀强磁场中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．2．磁通量的正负(1)磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，磁感线从此面穿出时即为负值．(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ总＝Φ1－Φ2．3．磁通量的变化量(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS．(2)当B变化，有效面积S不变时，ΔΦ＝ΔB·S．(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1．但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS．(4)匀强磁场中与磁场垂直的线圈磁通量为BS．当线圈转过180°时，磁通量的变化量ΔΦ＝2BS．如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10 cm，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出)，圆心均在O点处，A线圈的半径为1 cm，共10匝；B线圈的半径为2 cm，只有1匝；C线圈的半径为0.5 cm，只有1匝．(1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中，A和B线圈中的磁通量改变了多少？(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C线圈中的磁通量改变了多少？解析(1)对A线圈，有Φ1＝B1πr2A，Φ2＝B2πr2A故A线圈的磁通量的改变量为ΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 WbB线圈的磁通量的改变量为ΦB＝(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2 Wb＝5.024×10－4 Wb．(2)对C线圈，Φ1＝Bπr2C磁场方向转过30°角，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为πr2C cos 30°，则Φ2＝Bπr2C cos 30°故磁通量的改变量为ΔΦC＝Bπr2C(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb＝8.4×10－6 Wb．答案(1)1.256×10－4 Wb 5.024×10－4 Wb(2)8.4×10－6 Wb[变式]在[例3]中，若将线圈A转过180°角的过程中，A线圈中的磁通量改变了多少？解析若转过180°角时，磁通量的变化为ΔΦ＝2BS＝2×0.8×3.14×(1×10－2)2 Wb＝5.024×10－4 Wb．答案 5.024×10－4 Wb[题后总结]多角度判断磁通量大小1．定量计算通过公式Φ＝BS来定量计算，计算磁通量时应注意的问题：(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小．(2)平面的面积S应为磁感线通过的有效面积．当平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角，准确找出垂直面积．(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响．2．定性判断磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁通量的代数和．[训练3]如图所示，一个闭合线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度为B，用下述哪个方法可使穿过线圈的磁通量增加一倍()A．把线圈的匝数增加一倍B．把线圈的面积增加一倍C．把线圈的半径增加一倍D．转动线圈使得轴线与磁场方向平行B[把线圈的匝数增加一倍，穿过线圈的磁感线的条数不变，磁通量不变，故选项A 错误；根据Φ＝BS sin θ，把线圈的面积增加一倍，可使穿过线圈的磁通量增加一倍，故选项B正确；把线圈的半径增加一倍，线圈的面积S＝πR2变为原来的4倍，磁通量变为原来的4倍，故选项C错误；转动线圈使得轴线与磁场方向平行，相当于线圈转过30°，与磁场垂直，线圈面积在垂直B方向上的投影由S sin 60°变为S，磁通量没有增加一倍，故选项D错误．]。
九年级-物理第13章知识点总结物理作为一门科学学科，是自然界的基本规律和现象的研究。
在九年级的课程中，我们学习了第13章的内容，其中涉及到了电磁感应、发电机原理以及电磁波等方面的知识。
下面就让我们来对这些知识点进行一个总结。
1. 电磁感应电磁感应是指当导体在磁场中移动或磁场发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
这个现象是由法拉第电磁感应定律来描述的。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与导体在单位时间内穿过磁感线的速率成正比。
同时，感应电动势的方向也符合楞次定律，即感应电动势的方向总是阻碍产生它的原因。
2. 发电机原理发电机是将机械能转化为电能的装置。
发电机的工作原理基于电磁感应现象。
它包括了转子、定子和磁场三个主要部分。
通过不断改变磁场的方向，可以使导线在磁场中运动，并产生感应电动势。
当导线连接到外部电路时，感应电动势就会驱动电子在电路中流动，从而产生电能。
3. 感应电流感应电流是指由感应电动势产生的电流。
根据电磁感应定律，当导体中有感应电动势存在时，就会有感应电流产生。
这个现象可以通过法拉第电磁感应定律和楞次定律来解释。
4. 电磁波电磁波是由电场和磁场同时存在并相互关联而形成的一种波动现象。
它是经过空气、真空或其他介质传播的波动。
根据波长的不同，电磁波可以分为很多种类，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
这些不同波长的电磁波具有不同的应用和特性。
比如可见光可以用于光学仪器，而X射线则常用于医学影像检查。
总的来说，电磁感应、发电机原理以及电磁波是物理学中非常重要的知识点。
通过学习这些知识点，我们可以更好地理解电磁现象的本质，并应用到现实生活中。
比如，电动车的电力来源就是通过发电机转化来的；而无线电、电视等电磁波的传输也离不开这些原理。
因此，在我们继续深入学习物理的过程中，要不断探索和理解这些知识点的应用和发展，为今后的科学研究打下坚实的基础。
第十三章 电流和稳恒磁场习题13-1 北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m 的近似圆形轨道，求当环中电子电流强度为8mA 时，在整个环中有多少电子在运行。
已知电子的速率接近光速。
解：设储存环周长为l ，电子在储存环中运行一周所需时间cl v l t ≈=在这段时间里，通过储存环任一截面的电量即等于整个环中电子的总电量，以Q 表示，则 cl I It Q ==故电子总数为10819-3-104103106.1240108⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===ec Il e Q N13-2 一用电阻率为ρ的物质制成的空心半球壳，其内半径为1R ，外半径为2R 。
试计算其两表面之间的电阻。
(此题课本的习题答案错了，答案是用空心球壳计算的结果) 解：)R 1-R 1(222122121πρπρρ====⎰⎰⎰R R R R rdr SdrdR R13-3 大气中由于存在少量的自由电子和正离子而具有微弱的导电性，地表面附近，晴天时大气平均电场强度约为120m V /，大气中的平均电流密度约为212-/104mA ⨯。
问：（1）大气的电阻率是多大？（2）若电离层和地表面之间的电势差为V 5104⨯，大气中的总电阻是多大？(课本习题中平均电流密度值错了，指数少了负号)解： （1）大气电阻率 mj E ⋅Ω⨯=⨯==1312-103104120ρ（2）总电阻Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==1961037.614.3410410442612-52）（ERj U IU R π13-4 如图所示，一内、外半径分别为1R 和2R 的金属圆筒，长度l ，其电阻率ρ ，若筒内外电势差为U ，且筒内缘电势高，圆柱体中径向的电流强度为多少 ？ 解： rlr S r R π2d d d ρρ==12ln π2π2d 21R R lrlrR R R ρρ==⎰12lnπ2R R lU RU I ρ==13-5 一铜导线横截面积为42mm ，20s 内有80C 的电量通过该导线的某一横截面，已知铜内自由电子的数密度为-322105.8m ⨯，每个电子的电量为C -19101.6⨯，求电子的平均定向速率。
