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磁感应强度与什么有关-通电导线在磁场中的受力方向与哪些因素有关详细信息
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第2节 磁感应强度

磁感应强度与什么有关 

尼古拉·特斯拉是世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚(后并入奥地利帝国)。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电和磁的贡献也是知名的。特斯拉的专利和理论工作形成了现代的交流电电力系统,其中包括交流电动机,他以此帮助推动了第二次工业革命。
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知识全解·吃透教材
知识点1 磁感应强度的方向
1.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量
2.磁感应强度的方向
规定:磁感应强度是矢量。在磁场中的任一点,小磁针北极受力的方向,亦即小磁针静止时北极所指的方向,就是该点的磁场方向,亦即磁感应强度的方向。该点的磁场方向,这是一种广义的说法,在任何情况下某点磁感应强度的方向与该点的磁场方向都是等价的。
补例题
【例1】有关磁感应强度的方向,下列说法正确的是(   )
A. B的方向就是小磁针N极所指的方向
B. B的方向与小磁针N极的受力方向一致
C. B的方向就是通电导线的受力方向
D. B的方向就是该处磁场的方向
解析:磁场的方向就是磁感应强度的方向,规定为小磁针静止时N极所指的方向或小磁针N极的受力方向,它与通电导线所受力的方向是不一致的
答案:BD。

 

知识点2 磁感应强度的大小
1.电流元:如果导线很短很短,B就是导线所在处的磁感应强度。其中,I和导线长度L的乘积IL称电流元。
2.匀强磁场:匀强磁场是一个常用.特殊的磁场区域,在此区域,它的磁场强弱和方向处处相同,它的磁感线是一系列疏密间隔相同的平行直线.
3.实验探究影响通电导线受力因素
如图所示,三块相同的蹄形磁铁并列放置,可以认为磁极间的磁场是均匀的,将一根直导线悬挂在磁铁的两极间,有电流通过时导线将摆动一个角度,通过这个角度我们可以比较磁场力的大小,分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度,电流强度由外部电路控制。

(1)先保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小。
结论:通电导线长度一定时,电流越大,导线所受磁场力就越大
(2)然后保持电流不变,改变导线通电部分的长度。
结论:电流一定时,通电导线越长,磁场力越大。
4. 磁感应强度的大小定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度,用B表示。
(1)公式:B=F/(I·L)
(2)单位:特斯拉(T)1T=1N/(A·m),即垂直磁场方向放置的长1m的导线,通入电流为1A,如果受的磁场力为1N,则该处的磁感应强度B为1T。
一般永久磁铁磁极附近的磁感应强度约为10-3T~1T;电机和变压器铁心中,磁感应强度为0.8T~1.4T,地面附近地磁场的磁感应强度约为0.3×10-4T~0.7×10-4T。
【例2】把电流强度均为I,长度均为l的两小段通电直导线分别置于磁场中的1、2两点处时,两小段通电直导线所受磁场力的大小分别为F1和F2,若已知1、2两点处磁感应强度的大小关系为B1<B2,则必有( )
A.B1= B.B2= C.F1<F2 D.以上都不对
解析:磁感强度B的定义式B=中的F,应理解为检验电流(Il)垂直于B的方向放置时所受到的最大磁场力,而此题中两小段通电导线在1、2两点处是否垂直于B未能确定,因此A、B两选项中的等式不一定成立;另外,正因为磁场对电流的作用力大小除与B、I、l有关外,还与导线放置时与B的方向间关系有关,因此,无法比较F1和F2的大小,所以应选D。
答案:D

揭示规律·小试身手
方法点拨:磁感应强度B是矢量,它的方向不是该处电流的受力方向.可以有以下几种说法:1、 该点的磁场方向,这是一种广义的说法,在任何情况下某点磁感应强度的方向与该点的磁场方向都是等价的。2、 如知磁场的磁感线分布,则某点磁感线的切线方向就是该点B的方向。3、 如在磁场中某点放入小磁针,小磁针静止时N极所指方向就是该点B的方向,或小磁针N极的受力方向就是该点B的方向。
变式训练
1、磁场中任一点的磁场方向,规定为小磁针在磁场中  (     )
A.受磁场力的方向
B.北极受磁场力的方向
C.南极受磁场力的方向
D.受磁场力作用转动的方向
1、B;解析:磁场中任一点的磁场方向,规定为小磁针在磁场中北极受磁场力的方向,故B对。
方法点拨:①在非匀强磁场中比值F/IL是因点而异的,也就是在磁场中某一确定位置处,无论怎样改变I和L,F都与IL的乘积大小成比例地变化,比值F/IL跟IL的乘积大小无关。 ②有的学生往往单纯从数学角度出发,曲公式B= F/IL得出磁场中某点的B与F成正比,与IL成反比的错误结论。 ③应强调说明对于确定的磁场中某一位置来说,B并不因探测电流和线段长短(电流元)的改变而改变,而是由磁场自身决定的。
变式训练
2、下列说法中错误的是( )
A.磁场中某处的磁感应强度大小,就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用,则该处一定没有磁场
C.一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大,则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大
D.因为B =F/IL,所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比
2、ABCD;解析:比值F/IL的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度,所以人们用它来定义磁场的磁感应强度。还应说明F是指通电导线电流方向跟所在处磁场方向垂直时的磁场力,此时通电导线受到的磁场力最大。比值F/IL不变这一事实正反映了所量度位置的磁场强弱程度是一定的。

 

整合提升 突破难点 深化理解

 

要点归纳·整合提升
要点1 理解磁感应强度B矢量性
例1】如图所示,把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置,它们的圆心位于一个共同点O上,当通以相同大小的电流时,分别产生垂直纸面向内和竖直向上的磁场,O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比为_______.

解析:设每个通电环形线圈在O点的磁感应强度大小为B,题目中已给出了B的方向分别为垂直纸面向内和竖直向上,其磁感应强度的矢量和为B,故与单独产生磁感应强度大小之比为∶1.
答案:∶1

即学即练·触类旁通
变式训练
1、如图所示,两根导线a、b中电流强度相同,方向如图所示,则离两导线等距离的P点,磁场方向如何?

1竖直向上;解析:由P点分别向a、b作连线Pa、Pb。然后过P点分别做Pa、Pb垂线,根据安培定则知这两条垂线用PM、PN就是两导线中电流在P点产生磁感应强度的方向,两导线中的电流在P处产生的磁感应强度大小相同,然后按照矢量的合成法则就可知道合磁感应强度的方向竖直向上,如图所示,这也就是该处磁场的方向。

 

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