叶涛§3.2--磁感应强度.ppt

第二节 磁感应强度 叶 涛 实验中小磁铁可以吸引小铁钉，而工厂里巨大的电磁铁能够吸引成吨的钢铁，这表明磁场不仅有方向，也有强弱，如何表示这个磁场的强弱呢？ 此外，磁场对放入其中的磁极或电流也有力的作用，那么，这个作用力的大小跟什么因素有关？方向又如何确定呢？ 思考与讨论 前面所学的电场，也是一种看不见摸不着的客观存在的物质，那么，电场的强弱和方向又是怎样描述的？ 用电场强度E来描述，且以试探电荷放在电场中所受的电场力与试探电荷量的比值来进行定义：E=F/q 回顾电场研究 与此类似，采用分析磁体或通电导线在磁场中所受的力入手，研究磁场的强弱和方向。 了解历史 在历史上，为了磁场的安培环路定理得到形式上简化而引入了磁场强度H作为辅助物理量，它的物理意义类似于电位移矢量D，是反映磁场来源的属性，与磁介质无关。正因为磁场强度已经用来描述另外一个物理量了，故在研究磁场强弱的问题中，引进了磁感应强度B，磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量。类似于电场中的电场强度E。因此，在实际运用中，要注意区分磁场强度H和磁感应强度B的不同。 电场的强弱用电场强度来描述，那么磁场的强弱是不是用磁场强度来描述呢？ 小磁针放在磁场不同的地方，所指的方向相同吗？ 思考与讨论 磁场的方向 N N N N N N N N 方向的规定：在磁场中的任一点，小磁针北极N受力的方向，亦即小磁针静止时北极N所指的方向为该点的磁感应强度B的方向，简称磁场方向。 N N 思考与讨论 小磁针在磁场中也会受到作用力，那么，是不是可以研究小磁针的受力来确定磁感应强度的大小呢？ 小磁针的N极和S极不能单独存在，将小磁针放入磁场后，N极和S极同时受磁场力的作用，因而不能单独测量出N极或S极的受力大小，从而也就不能确定磁感应强度的大小。 磁场除了对磁体有作用力外，还对通电导线有力的作用，物理学中通过研究很小一段通电导线所受磁场的作用来检验磁场的强弱，从而确定磁感应强度的大小。 磁感应强度的大小 1、电流元：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。 2、孤立的电流元并不存在。 3、实验处理：找到磁场的强弱和方向都一样的匀强磁场，研究一段较长的通电导线，从而推知一小段电流元的受力情况。 条件：在导线方向与磁场方向垂直时有 1、实验事实：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、公式：F=BIL 1)条件：导线方向与磁场方向垂直 2)比例常数B： 在实验中发现，在同一磁场中，不管电流I和导线长度L怎样改变，比值B总是确定的。但在不同的磁场中，比值B一般是不同的。故比值B反映了磁场本身的一种特性，也就是能表征磁场强弱的物理量——磁感应强度。 磁感应强度的大小 1、意义：描述磁场强弱和方向的物理量。 2、定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度，用B来表示。 4、单位：特斯拉，简称特(T) 3、公式：B=F/IL 1T=1N/(A·m) 5、方向：磁感应强度是矢量，小磁针静止时北极N的指向，即磁场的方向。 6、磁感应强度的大小由磁场本身决定，与F和I及L的大小无关。 ——B的大小在数值上等于垂直于磁场方向长1m，电流为1A的导线所受磁场力的大小 磁感应强度 ——比值定义法 特斯拉 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。 了解常见磁场的磁感应强度的大小 一般的磁场都比较小，故特斯拉是一个较大的单位 例题： 匀强磁场中与磁场方向垂直放置一根长为2cm的通电导线，当通过导线的电流为2A时，它受到的磁场力大小为0.04N，请问： （1）该处的磁感应强度B为多大？ （2）把通电导线撤去，该处的磁感应强度是多少