第三章 磁场
3.2 磁感应强度
磁场定义：
磁体、通电导体、运动电荷周围存在着一种特殊的物质，它起到传递磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间力的作用
磁场的基本性质：
磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生力的作用。
什么是磁现象的电本质？
运动电荷（电流）在自己周围空间产生磁场，磁场对运动电荷或电流有力的作用，磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间发生相互作用都可以看成是运动电荷之间通过磁场而发生相互作用。这就是磁现象的电本质。

用条形磁铁可以在一定的距离内吸起较小质量的铁块，巨大的电磁铁却能吸起成吨的钢块，表明磁场有强有弱，如何表示磁场的强弱呢？我们利用磁场对电流的作用力——安培力来研究磁场的强弱．
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场力的作用
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F
F/q表示电场的强弱
磁场
磁场力F
磁场的强弱
电场强度E
磁场强度
磁感应强度
描述磁场的强弱和方向
描述电场的强弱和方向
电场线
磁感线
磁场的描述
一、（定量化的研究）磁感应强度
二、（定性化研究）磁感线
1.磁感应强度(B)
描述磁场的强弱和方向 的物理量，用字母
B表示
电场
正试探电荷的受力方向
磁场
小磁针N极的受力方向
2.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
（定量化的研究）磁感应强度
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?
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.
方法：用检验电流元来研究磁场强弱

思考：通电导线受到的磁场力与哪些因素有关?
导线长度、电流大小、磁场的不同、放置的位置（导线与磁场方向平行、垂直及任意夹角受力情况不同）
（演示方向问题）
实验方案
3.、磁感应强度的大小
理想模型
实验方法:控制变量法
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1、保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。
2、保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。
实验方案设计
结论：在通电导线的长度和磁场不变时，电流越大，导线所受的磁场力就越大。
结论：在通电导线的电流和磁场不变时，导线越长，导线所受的磁场力就越大。
现象：导线越长，导线的偏角越大。
探究实验
探究实验
逻辑推理
现象：电流越大，导线的偏角越大。
改变电流
返回方案
逻辑推理
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;
磁感应强度：
（1）在同一磁场中的某处，不管电流I、导线长度L怎样变．但导线所受的安培力F跟IL的比值保持不变，对不同的磁场或磁场中的不同处，这一比值一般是不同的．
（2）比值F/IL与放入的通电导线无关，反映了磁场本身的特性（力的性质），为了反映这一特性我们引入物理量磁感应强度B．
磁感应强度(B)
1、定义：
3、单位：
4、方向：
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
在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉,简称特,国际符号是T
1T=1N/A·m
磁感应强度是矢量, 方向与该点磁场的方向一致
2、定义式：
定义式条件：让通电导线与磁场方向垂直放置。
特别强调：
☆B与F、I、L及导线放置的方位、有无通电导线无关，只由磁场（激发磁场的磁铁或电流）及磁场中的位置决定。

☆磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同,但并非电流的受力方向。
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
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
磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，跟磁场中是否存在通电导线无关
3.你对电流元如何理解？
如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度.
4.反映什么性质？
物理意义：B是表示磁场强弱和方向的物理量， B的大小表示磁场的强弱； B不仅能反映磁场的强弱，还能反映磁场具有方向性,B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
思考：如果通电导线不受磁场力，该处磁感应强度一定为零吗？

不一定。因为当通电导线平行磁场方向放在磁场中，它是不受磁场力作用的（这是实验证明的结论）。

所以磁感应强度的定义条件是：通电直导线必须垂直磁场方向放置。
检验某处有无电场存在，可以用什么方法？
检验某处有无磁场存在，可以用什么方法？
B的意义？
在同一磁场中，不管I、L如何改变，比值B总是不变的.
I、L不变，但在不同的磁场中，比值B是不同的.
B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的安培力越大，比值B越大，表示磁场越强.
1、磁感应强度的方向
规定：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，即磁感应强度的方向。
2、磁感应强度的大小
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F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。 即 B=F/IL
②物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。
③单位：在国际单位制中，单位是特斯拉，简称特，符号是T。1 T=1N/A·m
④方向：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。
一.磁感线的分布
把小磁针放在磁体磁场中的不同位置，小磁针静止时的指向一般不相同
磁场的描述
二、（定性化研究）磁感线
小磁针在磁场中静止时的取向反映了磁场的方向，
设想一下，如果磁场中各处都连续摆满了小磁针，会是
什么现象？
磁感线
曲线上任一点的切
线方向，与这点上的磁
场方向一致——磁感线
在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致.
二、（定性化研究）磁感线
1.磁感线
磁场的描述---------磁感线
磁感线可以表示磁感应强度的大小和方向.

在磁场中也可以用磁感线的疏密程度大致表示磁感应强度的大小，这样，从磁感线的分布就可以形象地表示磁场的强弱和方向.
磁体的外部------N极 S极
内部------S极 N极
磁感线的特点
1.磁感应线是闭合曲线
2.磁感应线是人们为了形象的化的描述磁场而假想出来的。
3.任意两条磁感应线在空间不相交或相切
4.磁感应线的疏密表示磁场的强弱。
5.磁感应线上任意一点的切线方向为该点的磁感应强度的方向
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
ABCD
0.1T
3、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_____。
0.1T
4.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2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，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5 A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。
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2 T.根据F=BIL得，F=2 × 5 × 0.01=0.1N
6.有一小段通电导线,长为1cm,电流为5A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度B一定是 ( )
A.B =2T
B.B≤ 2T
C.B≥ 2T
D.以上情况都有可能
C
7. 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
ABCD
8.某地的地磁场的磁感应强度大约4.0×10-5 T,导线长500 m，它的电流强度是10 A，它受到的D电磁力可能是多大？
A. 0
B.0.1N
C.0.3N
D.0.4N
A B