物理磁感應強度教案

　　一、重點、難點

　　1．該節課的重點是磁感應強度和磁通量的概念．

　　2．磁感應強度的定義是有條件的，它必須是當通電直導線L與磁場方向垂直的情況下，B= .

　　3．磁通量概念的建立也是一個難點，講解時，要引入磁感線來幫助學生理解和掌握．

　　二、教具

　　1．通電導體在磁場中受力演示．

　　2．電流天平．（選用）

　　3．掛圖（磁感線、磁通量用）．

　　三、教學過程

　　（一）引入新課

　　提問：什么是磁現象的電本質？

　　應答：運動電荷（電流）在自己周圍空間產生磁場，磁場對運動電荷或電流有力的作用，磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間發生相互作用都可以看成是運動電荷之間通過磁場而發生相互作用．這就是磁現象的電本質．

　　為了表征磁場的強弱和方向，我們引入一個新的物理量：磁感應強度．我們都知道電場強度是描述電場力的特性的，那么磁感應強度就是描述磁場力特性的物理量，因此我們可以用類比的方法得出磁感應強度的定義來．

　　提問：電場強度是如何定義的？

　　應答：電場中某點的電場強度等于檢驗電荷在該點所受電場力與檢

　　電荷在該點的受力方向．

　　（二）教學過程設計

　　1．磁感應強度

　　通過實驗，得出結論，當通電直導線在勻強磁場中與磁場方向垂直時，受到磁場對它的力的作用．對于同一磁場，當電流加倍時，通電導線受到的磁場力也加倍，這說明通電導線受到的磁場力與通過它的電流強度成正比．而當通電導線長度加倍時，它受到的磁場力也加倍，這說明通電導線受到的磁場力與導線長也成正比．對于磁場中某處來說，通電導線在該處受的磁場力F與通電電流強度I與導線長度L乘積的比值是一個恒量，它與電流強度和導線長度的大小均無關．在磁場中不同位置，這個比值可能各不相同，因此，這個比值反映了磁場的強弱．

　　提問：類比電場強度的定義，誰能根據以上實驗事實用一句話來定義磁感應強度，用B來表示，并寫出它的定義式．

　　回答：磁場中某處的磁感應強度等于通電直導線在該處所受磁場力F與通電電流和導線長度乘積IL的比．定義式為

　　再問：通電直導線應怎樣放入磁場？

　　應答：通電直導線應當垂直于磁場方向．

　　指出前面的回答對磁感應強度的論述是不嚴密的．（不管學生回答的嚴密不嚴密）應強調通電直導線必須在垂直磁場方向的條件下，該定義才成立．在測量精度要求允許的條件下，在非勻強磁場中，當通電導線足夠短，可以近似地看成一個點，在該點附近的磁場也可近似地看成

　　（1）磁感應強度的定義

　　在磁場中某處垂直于磁場方向的通電直導線，受到的磁場力F，跟通電電流強度和導線長度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應強度B．

　　（2）磁感應強度的公式（定義式）：

　　（3）磁感應強度的單位（板書）

　　在國際單位制中，B的單位是特斯拉（T），由B的定義式可知：

　　（4）磁感應強度的方向

　　磁感應強度是矢量，不但有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場方向．

　　順便說明，一般的永磁體磁極附近的磁感應強度是0.5T左右，地球表面的地磁場的磁感應強度大約為5.0×10-5T．

　　課堂練習

　　練習1．勻強磁場中長2cm的通電導線垂直磁場方向，當通過導線的電流為2A時，它受到的磁場力大小為4×10-3N，問：該處的磁感應強度B是多大？（讓學生回答）

　　應答：根據磁感應強度的定義

　　在這里應提醒學生在計算中要統一單位，計算中必須運用國際單位．

　　再問：若上題中，電流不變，導線長度減小到1cm，則它受磁場力F和該處的磁感應強度B各是多少？若導線長不變，電流增大為5A，則它受磁場力F和該處的磁感應強度B各是多少？

　　引導學生討論，得出正確的答案：2×10-3N，0．1T；1×10-2N，0.IT，并指出，某處的磁感應強度由建立該磁場的場電流情況和該點的空間位置來決定，與檢驗通電直導線的電流強度大小、導線長短無關．

　　練習2．檢驗某處有無電場存在，可以用什么方法？檢驗某處有無磁場存在，可以用什么方法？

　　回答：檢驗有無電場存在，可用檢驗電荷，把檢驗電荷放在被檢驗處，若該檢驗電荷受到電場力作用，則該處有電場存在，場強不為零；若該檢驗電荷沒有受到電場力作用，該處沒有電場存在或該處場強為零．檢驗某處有無磁場存在，可用“檢驗電流”，把通電導線放在被檢驗處，若該通電導線受磁場力作用，則該處有磁場存在，磁感應強度不為零；若該通電導線不受磁場力作用，則該處無磁場存在，該處磁感應強度為零．

　　追問：如果通電導線不受磁場力，該處是一定不存在磁場，磁感應強度一定為零嗎？

　　引導學生討論，得出“不一定”的正確結果．因為當通電導線平行磁場方向放在磁場中，它是不受磁場力作用的（這是實驗證明的結論）．再次強調磁感應強度定義的條件：通電直導線必須垂直磁場方向放置．

　　再問：如何利用通電導線檢驗某處磁場的存在與否呢？

　　應答：可以改變通電導線的方向，若在各個方向均不受磁場力作用，則該處沒有磁場．

　　再問：在通電導線在不同方法檢測，至少檢測幾次就可確定該處沒有磁場存在？

　　應答：至少在相互垂直的兩個方向上檢測兩次．先將其放在任意方向檢測，若此時其不受磁場力作用，則再將通電導線沿垂直剛才的方向放置，若此時其仍不受磁場力作用，則說明該處無磁場存在．

　　2．磁感線

　　磁感線和電場線一樣也是一種形象描述磁場強度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點的切線方向即該點的磁感應強度方向，磁感線的密疏，反映磁感應強度的大小．通過掛圖應讓學生熟悉條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環形電流、通電螺線管的磁感線的分布，并正確地用“右手”安培定則判斷直線電流、環形電流和通電螺線管的磁感線方向與電流方向的關系．

　　3．磁通量

　　磁感線和磁感應強度的關系．為了定量地確定磁感線的條數跟磁感應強度大小的關系，規定：在垂直磁場方向每平方米面積的磁感線的條數與該處的磁感應強度大小（單位是特）數值相同．這里應注意的是一般畫磁感線可以按上述規定的任意倍來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應強度大小，方向的分布，不能通過每平方米的磁感線數來得出磁感應強度的數值．

　　提問：各點電場強度方向、大小均相同的電場叫什么電場？這種電場電場線的分布有什么特點？

　　應答：這種電場叫做勻強電場，勻強電場電場線的分布是間距相同方向一致的平行直線．

　　提問：什么叫做勻強磁場，怎樣用磁感線描述勻強磁場？

　　應答：對于某范圍內的磁場，其磁感應強度的大小和方向均相同，則該范圍內的磁場叫做勻強磁場．可以用間距相同、方向一致的平行直線描述勻強磁場．

　　距離很近，相對面積相同且互相平行的異名磁極之間的磁場都可看做是勻強磁場．密繞螺線管中的磁場也可看做是勻強磁場．

　　（1）磁通量的定義

　　穿過某一面積的磁感線的條數，叫做穿過這個面積的磁通量，用符號表示．

　　（2）磁通量與磁感應強度的關系

　　因為按前面的規定，穿過垂直磁場方向單位面積的磁感線條數，等于磁感應強度B，所以在勻強磁場中，垂直于磁場方向的面積S上的磁通量為

　　=BS

　　若平面S不跟磁場方向垂直，則應把S平面投影到垂直磁場方向的面上，若這兩個面間夾角為θ，則：

　　=BS⊥=BScosθ

　　當平面S與磁場方向平行時，θ=90°，=0．

　　（3）磁通量的單位

　　在國際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb），簡稱韋．

　　1韋（Wb）=1特（T）×1米2（m2）

　　由=BS，可得B=／S，所以磁感應強度B等于垂直于磁場單位面積上的磁通量，也叫做磁通密度，用韋（Wb）／米2（m2）作單位．

　　（4）磁通量是標量

　　磁通量是標量，只有大小，無方向．

　　課堂練習

　　練習3．如圖所示，平面S=0.6m2，它與勻強磁場方向的夾角α=30°，若該磁場磁感應強度B=0.4T，求通過S的磁通量是多少？（可讓幾個同學同時到黑板上演算．）

　　學生演算時，常有些同學會套公式：

　　為此再一次強調，=BScosθ中的θ是平面S與垂直磁場方向平面間的夾角，在此題中它應是α的余角，所以此題的正確解法應是

　　=BScos(90°－α）=BSsinα

　　=0.4×0.6×sin30°=0.12Wb

　　波的圖象

　　M

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