32电磁感应强度

第三章磁场磁感应强度教学设计一、教学分析•磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是本章的重点。同时，磁场对磁极和电流的作用力(本质上是磁场对运动电荷的作用力)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极受力方向定义磁感应强度的方向，用电流元受磁场力与电流元之比定义磁感应强度，符合学生的认知水平。•二、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为经验去探究未知的领域也符合学生的认知规律。•三、教学目标•知识与能力：知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。•过程与方法1．通过实验、类比分析，寻找描述磁感应强度的方法。•2．进一步体会通过比值法定义物理量的方法。•情感、态度、价值观：培养学生探究物理现象的兴趣，提高学习能力。•四、重难点突破•磁感应强度概念的建立是本节的重点(也是本章的重点)，同时也是本节的难点。通过与电场强度定义的类比，以实验为基础通过理论推导说明磁场对电流元的力跟电流和导线长度的关系，并进一步引入磁感应强度的定义，从而突破难点。•五、教学方法与手段•首先通过观看学生举例和视频列举，让学生对生活中磁场存在的广泛性及不同磁场强弱不同有一个感性认识，然后通过分组实验让学生观察磁场对电流的作用力与磁场强弱、电流大小、导线长度和导线与磁场的夹角都有关系，再利用DIS演示实验得出当导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力跟电流成正比，跟导线长度成正比。在此基础上引入磁感应强度的定义。•教学中在教师的启发和引导下，学生通过实验探究、理论探究，在他们相互合作、共同探讨的过程中，观察现象，得出结论，给出定义，完成这节课的学习。•提问1：用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？试探法，•类比：用电场强度来描述电场的强弱和方向。（课件展示）•我们用相类似的方法来学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。•推进新课•[事件2]•教学任务：磁感应强度的方向。•师生活动：•【演示】•实物投影仪演示小磁针在磁铁周围的不同位置指向不同，说明小磁针受力方向不同，磁场方向不同。•电场和磁场都是客观存在的。电场有强弱和方向，磁场也有强弱和方向。•思考，电场强度的方向是如何规定的？对研究磁感应强度的方向有何启发？•规定正电荷所受电场力的方向为该点的电场强度的方向。场强的方向是从电荷受力的角度规定的。小磁针放入磁场中会受到磁场力的作用，因此，磁场的方向可以从小磁针受力的角度规定。•在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向，即磁感应强度的方向。•拓展：把各个小磁针的指向连成线，也能描述磁场的方向，后来物理学家把它称为磁感线，其切线方向也为磁场方向。•磁感应强弱：问题1：在电场中，我们通过电场对电荷的作用力来了解电场的性质，磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？•不能。因为小磁针不会单独存在一个磁极，小磁针静止时，两个磁极所受合力为零，因此无法从小磁针受力的角度确定磁场的强弱，即无法定义磁感应强度的大小。•问题2：那如何研究磁感应强度的大小呢？•磁场对磁极有力的作用，磁场对通电电流也有力的作用。•无法从小磁针受力的情况研究磁感应强度的大小，转换一下思维，是否可从电流在磁场中受力的角度去研究？•实验前让学生明白：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。但要使导线中有电流，就要把它连接到电源上，所以孤立的电流元是不存在的。•[事件3]•教学任务：实验探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。•师生活动：•问题3：磁场对电流的作用力大小跟哪些因素有关呢？•学生提出猜想：磁场对电流的作用力跟导线与磁场方向有关学习目标•1。知道磁感应强度的方向的规定，定义式和单位•2。了解影响通电导线受力的因素•3。知道公式F=BIL的适用范围，并会进行简单计算磁体的磁性强弱是不同的螺丝刀只能吸起几根导线，而有的磁铁能吸起很多重物。电场的基本性质是什么？对放入其中的电荷有电场力的作用磁场的基本性质是什么？对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值正试探电荷的受力方向如何描述电场的强弱和方向？如何描述磁场的强弱和方向？是否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量?复习类比如何描述磁场的强弱和方向呢?电场电场力FF/q表示电场的强弱电荷q磁场磁场力F磁场的强弱电流磁体电场强度E磁场强度磁感应强度描述磁场的强弱和方向电场正试探电荷的受力方向磁场磁体或电流的受力方向小磁针N极的受力方向磁感应强度的方向物理学规定：小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止时N极的指向，规定为该点的磁场方向,即磁感应强度的方向不能.因为N极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零，因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小问题：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究?问题：磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电导体有作用力.能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱?将一段很短的通电导线垂直放入磁场中。通电导线将受到磁场的作用力。相当于电场中的检验电荷。磁感应强度的大小：磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电导体有作用力.能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱?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FLFL22FL33实验方法:控制变量法（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。结论：电流越大，通电导线受力越大结论：长度越长，电流越大磁感应强度的大小通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度有何关系?我们如何来研究?LFFIFI22FI33IF逻辑推理FLFIFILF=B·IL精确的实验研究表明：通电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。（2）不同磁场中，比值F/IL一般不同;（1）同一磁场中，比值F/IL为恒量；FIL磁感应强度1T=1N/A·m定义式：ILFB在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的安培力F跟电流I和导线长度L乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度。定义：（注意：磁感应强度B由磁场本身决定，与F、I、L无关。）单位：特［斯拉］T矢量：磁感应强度是矢量，方向与该点磁场方向相同。出生于南斯拉夫的克罗地亚，后加入美国籍。父亲是教堂牧师，母亲热衷心理学研究，1880年毕业于布拉格大学。早年在巴黎欧洲大陆爱迪生公司任职，因创造性的劳动，被转送到美国的爱迪生电器研究中心，与爱迪生共同工作。发明了交流发电机，开创了特斯拉电气公司，从事交流发电机、电动机、变压器的生产，并发明了高频发电机和高频变压器。1889年，特斯拉在美国哥伦比亚，实现了从科罗拉多斯普林斯至纽约的高压输电实验。从此，交流电开始进入实用阶段。此后，他还从事高频电热医疗器械、无线电广播、微波传输电能、电视广播等方面的研制，制造了弧光灯，一生共有112项美国专利。为表彰他在交流电系统的贡献，在他百年纪念时(1956年)，国际电气技术协会决定用他的名字作为磁感应强度的单位。人体器官内的磁场10-13～10-9地磁场在地面附近的平均值5×10-5我国研制的作为α磁谱仪核心部件的大型永磁体中心的磁场0.1346电动机或变压器铁芯中的磁场0.8～1.7电视机偏转线圈内的磁场约0.1实验室使用的最强磁场瞬时103恒定37中子星表面的磁场106～108原子和表面的磁场约1012一些磁场的磁感应强度3.你对电流元如何理解？1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗？B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关理解4.反映什么性质？如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度.2.用B=F/IL计算时，要注意什么问题？导线电流的方向与磁场方向的关系，要注意两者必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零物理意义：B是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量，是矢量。5.你认为电场力（磁场力）在方向上与电场强度（磁感应强度）有何关系？6.若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强度B如何？若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则有：B=B1+B2+B3……（矢量和），用平行四边形法则运算电场强度方向规定为正电荷受力方向；磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向，与电流受力方向垂直。有人根据B=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？答：这种提法不对.因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，它反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化.思考1、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（）A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关D例题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ABCD0.1T3、一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是______；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是。0.1T4.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5A，导线长1cm，它受到的安培力为5×10-2N，则这个位置的磁感应强度是多大？5.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5A时，这一点的磁感应强度应是多大？该通电导线受到的安培力是多大？注意：计算时要统一用国际单位制。T2m1012.5AN105ILFB22解答：解答：磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2T.根据F=BIL得，F=2×5×0.01=0.1N