1.磁場對電流的作用力

1、4磁場對電流的作用力一教學目標1. 在物理學知識方向的要求：（1） 掌握磁場對電流作用力的計算方法。（2） 掌握判斷安培力方向的左手定則。2. 通過觀察演示實驗，總結出安培力的方向總是既和磁場方向垂直又和電流方向垂直。培養(yǎng)學生的觀察、分析能力。3. 滲透物理學方法的教育： 通過磁場方向與電流方向垂直的情況，結合實驗，引導學生抓住主要因素，推導出當磁場與電流方向斜交時，安培力的大小和方向。二、重點、難點分析1. 重點是使學生掌握電流在勻強磁場中所受安培力大小的決定因素、計算公式以及安培力方向的判定。2. 難點是磁場方向、電流方向、安培力方向之間的關系。磁場方向不一定總與電流方向垂直，但安培力一定

2、垂直于磁感線與電流決定的平面。三、教具鐵架臺、線圈、導線、磁鐵，電池。四、主要教學過程（一） 復習舊課，引入新課提問：磁感應強度由什么決定？磁感應強度的大小如何量度？答：磁感應強度由磁場本身決定，其大小可用來描述磁場的強弱。磁感應強度的定義式是：B=F（IL）（通電導線垂直磁場中），所以磁場中某一點的磁感應強度大小可用垂直放置于該點的電流元所受磁場力的大小與該電流元的長度L、電流強度I的乘積IL的比值來量度。提問：一根長為0.1m，電流強度 為2.0A的通電導線放置于水平方向的、磁感應強度為1T的勻強磁場中。求該導線水平放置時（如圖所示），所受磁場力各為多少？答：水平放置時，磁場為零。豎直放置

3、時，磁場力最大，大小可由B=（F/IL）變形得到：F=BIL=0.2N.（二）新課教學電流所受到的磁場力通常叫做安培力。這節(jié)課我們主要研究安培力的大小和方向。1. 通電直導線垂直放入勻強磁場中我們知道一個電流強度為I的電流元垂直放入磁場中某一點，若電流元所受安培力為F，則該處磁感應強度大小B=F/(IL)。顯然，電流元在磁場中會受到F=BIL的安培力。如果磁場為勻強磁場，即磁場中各點的磁感應強度的大小和方向全相同，則上述公式也適用于長通電導線。（1） 電流強度為I，長為L的通電導線，垂直放入磁感應強度大小為B的勻強磁場中，則該導線所受安培力的大小F=BIL應注意的是：F=BIL公式成立的適用條

4、件是通電導線要垂直放置于勻強磁場中。（2） 通電導線垂直放在勻強磁場中，所受安培力方向的判定方法-左手定則。演示實驗如圖所示：分別改變磁場方向和電流方向，觀察安培力F方向的變化情況。分析與概括;通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)導線所受安培力方向既與磁場方向有關，又與電流方向有關。而且安培力的方向總是既垂直于磁場方向又垂直于電流方向。安培力的方向的判定方法左手定則： 伸開左手，大拇指跟四指垂直，且在同一個平面內。 讓磁感線垂直穿過手心。 使四指指向電流方向，則拇指指向安培力的方向。例1. 已知勻強磁場方向垂直黑板向里，且磁感應強度B=0.5T，導線中通入電流強度I=0.2A的電流，其方向如圖所示。若導線長L=

5、0.2m，求：該導線所受安培力的大小及方向。解：因導線是垂直放入勻強磁場中，所以安培力大小F=BIL=0.2N。安培力的方向滿足左手定則：在黑板平面內且垂直于導線斜向上，如圖3所示。2.通電導線斜放入勻強磁場中（1）當電流方向與磁場方向不垂直時，求導線所受安培力的大?。ㄈ鐖D4所示）。第一種方法：我們已經(jīng)知道當電流方向垂直磁場方向時，F(xiàn)=BIL；當電流方向平行于磁場方向時，F(xiàn)=0。所以我們可把磁感應強度B進行分解，分解為垂直電流方向的磁感應強度分量B平行，而求出B垂直對導線的作用力即可（如圖5所示）。由學生自己推導：因為B垂直=Bsin,B平行=Bcos而F垂直=ILB垂直F平行=0所以F=F垂

6、直=ILBsin=BILsin其中角是電流強度與磁場方向的夾角。綜上所述，當電流方向與磁場方向不垂直而成角時，導線所受安培力的大小F=BILsin.該公式普遍適用于任何方向放置在勻強磁場中的通電導線的受力情況。討論： 當電流方向與磁場方向的夾角=0時，F(xiàn)=0 當=90時，F(xiàn)=BIL 當090時，0FBIL（2）斜放于勻強磁場中的通電導線所受安培力的方向。再次演示前面的實驗。將導線在豎直平面內轉一個角度，使磁場方向不再和電流方向垂直。如圖7所示。觀察發(fā)現(xiàn)：雖然電流方向轉了一個角度，但安培力方向并未改變，仍然垂直于B與I所決定的豎直平面。概括總結：任意方向放于勻強磁場中的通電導線所受安培力的方向總

7、是垂直于磁場方向與電流方向所決定的平面，但電流方向與磁場方向不一定垂直。例2電流強度為I的通電導線放置于磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力為F，則下列說法正確的是（ ）A勻強磁場中通電導線所受安培力F，磁感應強度B及電流I，三者在方向上一定互相為F，則下列說法正確的是（ ）B若I、B方向確定，則F方向唯一確定。C若F與B方向確定，則I方向唯一確定。D若F與B方向確定，則I方向唯一確定，但I一定在與F垂直的平面內。E若F與I方向確定，則B方向唯一確定。F若F與I方向確定，則B方向不唯一確定，但B一定在與F垂直的平面 內。答案：B、D、F正確。（三）課堂小結通過這節(jié)課的學習，我們知道放入勻強磁場中的通電導線所受安培力的大小由磁感應強度大小B、電流強度大小I以及磁場方向與電流方向的夾角三方面因素決定。而導線所受安培力的方向一定同時垂直于磁場方向和電流方向，即安培力垂直于磁場方向與電流方向所決定的平面，但磁場方向與電流方向不一定互相垂直。