磁场对通电导线的作用力

磁场对通电导线的作用力

【三维目标】

知识与技能

1．学会用左手定则判断安培力的方向 2．掌握安培力的计算公式

3．了解磁电式电流表的结构和工作原理 过程与方法

通过演示、学生分组实验探究、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想像能力。 情感、态度与价值观

1．通过实验的探究，发现物理规律，感受物理学的美。

2．通过磁电式电流表的原理学习，体会从理论到实际应用的科学发展之路。 【教学重点】

安培力的方向判断，大小的计算。 【教学难点】

左手定则的运用 磁电式电流表的原理。 【教学用具】

磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

【教学过程】

新课引入：

通过实验收入【演示】按照P81图3.1—3所示进行演示。 提出问题：线框为什么动起来？（学生回答）

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一、安培力：磁场对电流的作用力叫安培力。 1．探究安培力的方向

①请同学们猜想一下安培力的方向可能与哪些因素有关呢？（学生讨论后回答） ②你能否用我们图一的实验装置设计实验来验证自己的猜想？（让学生亲自动手来验证自己的猜想）

③结论是什么？（学生总结：安培力方向与磁场方向，电流方向有关） 2．左手定则

伸出左手，使大姆指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内， 让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向 就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。（一面二垂三指）

【说明】左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想像力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。

结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。

例1：判断下列通电导线所受安培力的方向

3．安培力的大小

通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F安= BIL（最大）

两种特例：a、若B⊥I，则F安=BIL

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b、若B//I，则F安=0 一般情况：若B与I成θ角， 则把B分解成平行I与垂直I的分量 B⊥=Bsinθ

所以 F安=BILsinθ（B与I的夹角） 适用条件：匀强磁场

例2 求下列通电导线所受安培力大小（已知匀强磁场的磁感应强度为B）

· · · · · · · · · · · · · ·I · · · · · · · · · · ·

应该注意的是：尽管公式F=ILB是从公式B=F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。①公式B=F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。②公式F=ILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场。教师应该给学生指出：物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所忽视。

还应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直。

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二、磁电式电流表的原理

请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。然后回答.：电流表主要由哪几部分组成的？

数分钟后，教师出示实物投影并课件演示---图1 ［学生答］电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、 螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成.

电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、 指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）

教师提示注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。

［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？

［教师讲解］电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的. ［问题］什么是均匀辐向分布呢？如图3.4--7

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［教师进一步讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.

（2）电流表的工作原理-------引导学生弄清楚以下几点：

如较长将一线圈放入磁场中，通电后线圈会转动起来，若线圈上固定一个指针，针会与线圈一同转动起来，指针的偏转方向能反映电流的方向，指针转动的角度大小也可以显示出来。若与圆盘上连接一根弹簧，弹簧就会阻碍它的转动。

电流方向不同，线圈的转向就会不同（磁场一定的情况下），电流大小不同，线圈转动的角度就会不同。这些规律，我们能用来干什么呢?（提问学生）学生回答可以用来测电流的大小及方向。

介绍磁电式电流表的构造和工作原理：

1．磁电式电流表的原理：安培力与电流的关系。 2．介绍实际的磁电式电流表的构造。

3．让学生分析下列问题：（引导学生思考下列问题） ①为什么线圈会转动？磁场为什么设计成辐射状均匀分布的？ ②线圈为什么不一直转下去？

③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱? ④磁电式电流表的优缺点是什么？ 三、总结

让学生自己总结所学内容。 四、巩固新课：

1、复习本节内容 2、做一做（P98）3、完成“问题与练习”2、4练习，3作业。 五、教学反思：

学生在电流和磁场是否垂直上缺乏空间现象力，要让他们学会用手去判断，对电流表的均匀辐向磁场的特点理解上判断不准。

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