磁場對電流的

1、三、安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度 一、教學(xué)目標(biāo)1在物理學(xué)知識方面的要求：(1)理解磁感應(yīng)強(qiáng)度概念(2)了解勻強(qiáng)磁場的特點(diǎn)，知道磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度(3)掌握磁場對電流作用力的計(jì)算方法(4)掌握判斷安培力方向的左手定則2通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，總結(jié)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(xué)生的觀察、分析能力3滲透物理學(xué)方法的教育：通過磁場方向與電流方向垂直的情況，結(jié)合實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生抓住主要因素，推導(dǎo)出當(dāng)磁場與電流方向斜交時(shí)，安培力的大小和方向 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1重點(diǎn)是使學(xué)生掌握電流在勻強(qiáng)磁場中所受安培力大小的決定因素、計(jì)算公式以及安培力方向的判定2難點(diǎn)是磁場方向、電流方向、安培力方向之間的關(guān)系磁

2、場方向不一定總與電流方向垂直，但安培力一定垂直于磁感線與電流決定的平面 三、教具鐵架臺，線圈，導(dǎo)線，磁鐵，電池多媒體動畫 四、主要教學(xué)過程（一）磁感應(yīng)強(qiáng)度1.磁場的基本特征是什么？（對其中的電流，即通電導(dǎo)線有磁場力的作用）對磁場的這種特性如何描述呢？2觀察實(shí)驗(yàn)磁場對通電直導(dǎo)線有力的作用，引導(dǎo)學(xué)生作定性分析，得出：確定的磁場，對通電直導(dǎo)線的作用力大小與直導(dǎo)線的長度L、通入電流強(qiáng)度I，以及導(dǎo)線上電流方向與磁場方向夾角有關(guān)（1）通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用磁場力FF的方向與何有關(guān)？（磁場方向，電流方向，左手定則）（2）如果磁場確定，則F的大小與何有關(guān)？如使導(dǎo)線與磁場平行放置，F(xiàn)=？垂直放置又如何？如

3、改變導(dǎo)線長度，F(xiàn)如何變化？如果改變導(dǎo)線上的電流強(qiáng)度，F(xiàn)如何變化？總結(jié)：精確的實(shí)驗(yàn)表明通電直導(dǎo)線垂直放置在確定的磁場中受到的磁場力F跟通過的電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L成正比，或者說跟I·L的乘積成正比這就是說無論怎樣改變電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L，乘積IL增大多少倍，則F也增大多少倍比值FIL是恒量如果改變在磁場中的位置，垂直磁場放置的通電導(dǎo)線FIL比值又會是新的恒量，均反映磁場的性質(zhì)正如電場特性用電場強(qiáng)度來描述一樣，磁場特性用一個(gè)新的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度來描述3板書：磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）（1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受到的磁場力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)

4、線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示（2）公式：B=F（I·L）（3）矢量：B的方向與磁場方向，即小磁針N極受力方向相同（4）單位：特斯拉（T）1T=1N（A·m），即垂直磁場方向放置的長lm的導(dǎo)線，通入電流為1A，如果受的磁場力為1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T一般永久磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.4T0.7T；電機(jī)和變壓器鐵心中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T1.4T，地面附近地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.5×10-4T4板書：勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的區(qū)域，叫勻強(qiáng)磁場其磁感線平行且等距長的通電螺線管內(nèi)部的磁場、兩個(gè)靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強(qiáng)磁場如用B=F

5、（I·L）測定非勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，所取導(dǎo)線應(yīng)足夠短，以能反映該位置的磁場為勻強(qiáng)提問：一根長為0.1m，電流強(qiáng)度為2.0A的通電導(dǎo)線放置于水平方向的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中求該導(dǎo)線水平放置以及豎直放置時(shí)（如圖所示），所受磁場力各為多大？答：水平放置時(shí)，磁場力為零豎直放置時(shí)，磁場力最大，大小可由B=（FIL）變形得到：F=BIL=0.2N（二）安培力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(dǎo)線垂直放入勻強(qiáng)磁場中我們知道一個(gè)電流強(qiáng)度為I的電流元垂直放入磁場中某一點(diǎn)，若電流無所受安培力為F，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=F（IL）顯然，電流元在磁場中

6、會受到F=BIL的安培力如果磁場為勻強(qiáng)磁場，即磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向全相同，則上述公式也適用于長通電導(dǎo)線（1）電流強(qiáng)度為I，長為L的通電導(dǎo)線，垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，則該導(dǎo)線所受安培力的大小F=BIL應(yīng)注意的是：F=BIL公式成立的適用條件是通電導(dǎo)線要垂直放置于勻強(qiáng)磁場中（2）通電導(dǎo)線垂直放在勻強(qiáng)磁場中，所受安培力方向的判定方法左手定則演示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線所受安培力的方向既與磁場方向有關(guān)，又與電流方向有關(guān)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

7、定則：伸開左手，大拇指跟四指垂直，且在同一個(gè)平面內(nèi)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(qiáng)磁場方向垂直黑板向里，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，導(dǎo)線中通入電流強(qiáng)度I=0.2A的電流，其方向如圖所示若導(dǎo)線長L=0.2m，求：該導(dǎo)線所受安培力的大小及方向解：因?qū)Ь€是垂直放人勻強(qiáng)磁場中，所以安培力大小F=BIL=0.02N安培力的方向滿足左手定則：在黑板平面內(nèi)且垂直于導(dǎo)線斜向上，如圖3所示2通電導(dǎo)線斜放入勻強(qiáng)磁場中（1）當(dāng)電流方向與磁場方向不垂直時(shí)，求導(dǎo)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(dāng)電流方向垂直磁場方向時(shí)，F(xiàn)=BIL；當(dāng)電流方向平行于磁場方向時(shí)

8、，F(xiàn)=0所以我們可把磁感應(yīng)強(qiáng)度B進(jìn)行分解，分解為垂直電流方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量B垂直和平行于電流方向的分量B平行，而求出B垂直對導(dǎo)線的作用力即可（如圖5所示）由學(xué)生自己推導(dǎo)：因?yàn)锽垂直=Bsin, B平行=Bcos而F垂直=ILB垂直F平行=0所以F=F垂直=ILBsin=BILsin其中角為磁場方向與電流方向的夾角第二種方法：既然磁場對平行放入其中的通電導(dǎo)線作用力為零，那么我們也可把電流I分解為I平行、I垂直兩個(gè)分量求出磁場對I垂直的作用力的大小，即是磁場對整個(gè)通電導(dǎo)線的作用力大小，如圖6所示由學(xué)生自己推導(dǎo)：因?yàn)镮垂直=Isin；I平行=Icos而F垂直=BLI垂直；F平行=0所以F=F垂直=

9、BLIsin=BILsin其中角是電流強(qiáng)度與磁場方向的夾角綜上所述，當(dāng)電流方向與磁場方向不垂直而是成角時(shí)，導(dǎo)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(qiáng)磁場中的通電導(dǎo)線的受力情況討論：當(dāng)電流方向與磁場方向的夾角=0°時(shí)，F(xiàn)=0當(dāng)=90°時(shí)，F(xiàn)=BIL當(dāng)0°<<90°時(shí)，0<F<BIL（2）斜放于勻強(qiáng)磁場中的通電導(dǎo)線所受安培力的方向再次演示前面的實(shí)驗(yàn)：將導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)一個(gè)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(zhuǎn)了一個(gè)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

10、括總結(jié)：任意方向放于勻強(qiáng)磁場中的通電導(dǎo)線所受安培力的方向總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(qiáng)度為I的通電導(dǎo)線放置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線所受安培力為F，則下列說法正確的是 A勻強(qiáng)磁場中通電導(dǎo)線所受安培力F，磁感應(yīng)強(qiáng)度B及電流I，三者在方向上一定互相垂直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方向不唯一確定，但I(xiàn)一定在與F垂直的平面內(nèi)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(nèi)答案：B、D、F正確（三）課堂小結(jié)通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道放入勻強(qiáng)磁場中的通電導(dǎo)線所受安培力的大小由磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B、電流強(qiáng)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(dǎo)線所受安培力的方向一定同時(shí)垂直于磁場方向和電流方向，即安培力