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《磁感应强度 磁通量》教学

 新用户65120Joi 2022-06-20 发布于山西

理想化模型、微元法、类比、比值定义。

一.磁感应强度

通过实验展示不同磁铁的磁性强弱。有小个头“强磁性”的,有大块头“不中用”的,可以网购几个“小而强”的磁铁,一个小不点可以吸起一个凳子,大块头却不能,开篇问题中实际应用的电磁铁,可吸引成吨的钢铁,省下了捆绑,搬用的人工、时间,大大提高了生产效率。

类似电荷的电场强弱,磁体(天然磁铁、人造磁铁、电磁铁)的磁性也有强弱之分。类比研究电场的强弱和方向,来研究磁场的强弱和方向。

电场的研究方法:利用其性质——对放入其中的电荷有力的作用,通过引入试探电荷,研究试探电荷的受力来了解电场。

类似的办法,引入试探“磁荷”来研究磁场的强弱和方向。问题:有无一个磁荷?磁荷的“磁量”如何量化?类比法要特别注意不同之处。

磁荷不存在,小磁针还是可以实现的,但小磁针有一个弊端,无法量化“磁量”,通过上一节的学习,知道了小磁针可以确定磁场的方向。

确定磁场的强弱需要可量化的“试探磁荷”,磁体无法量化。再来类比:场源电荷、试探电荷,都是电荷。天然磁铁、人造磁铁、电磁铁,磁场的本质来源都是电流,电流可以量化,引入“试探电流”,研究“场源电流”的磁场,实现量化这一目的。

何种电流充当“试探电流”合理呢?从最简单的直线电流来思考。对导线的电流有何要求?长度有何要求?

直线电流无法单独存在,是电路的一部分,因此,研究的是处于磁场中的那一段导线。还是从受力来研究。

实验时有意地变换导线的位置,得出导线放置的方位影响其受力的结论。结合阅读课本得出导线方位和磁场方向的关系,有点“顺我者昌,逆我者亡”的味道。

给出磁场强弱的表达式:B=F/IL;此式有内涵,应用需谨慎,三方互垂直,才能用得当。

命名:本应是磁场强度,历史的造化,习惯的延续,最后就叫为了磁感应强度。单位又大又牛,纪念可以比肩爱迪生的电学应用牛人:特斯拉。塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家、电气工程师、机械工程师。

总结:小磁针、电流元,此二者是研究磁场的左右二使,一个刺探磁场方向,一个刺探磁场强弱,通力合作,完成任务。

匀强磁场就是磁感应强度恒定的磁场,与匀强电场极其类似。

二.磁通量

顾名思义:磁场通过某个平面的量。磁感应强度是矢量,平面有法向量,两向量点乘即可。曲面道理相同,运用微元法解决问题。Φ = BS 

形象意思,就是看通过某个曲面的磁感线条数。将磁感线的疏密与磁感应强度的强弱按比例画出,通过某个面的磁通量与磁感线条数就实现了无缝对接。

注意:平面或曲面的法向量正方向不一样,磁通量就会有正有负。正负有别,手心手背都是肉,穿手心和穿手背不一样。

Φ = BS 变形为B=Φ/S,有点像E=U/d。给一个新的定义式。

开篇的图片,特斯拉电动汽车与特斯拉本宗。钢铁侠向大侠致敬。

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