34通电导线在磁场中受到的力..docVIP

3.4通电导线在磁场中受到的力 教学过程 导入新课 让学生回忆在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。 过渡：本节我们将对安培力作进一步的讨论。 推进新课 安培力：磁场对电流的作用力。 安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。 1．安培力的方向 【演示】按照 P85 图 3.13 所示进行演示。 (1)改变电流的方向，观察发生的现象。 [现象]导体向相反的方向运动。 (2)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。 [现象]导体又向相反的方向运动 [教师引导学生分析得出结论] (1)安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。 (2)安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直。也就是说，安培力的方向总 是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。(图 3.41) 如何判断安培力的方向呢？ 人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着 一个规律——左手定则。左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把 左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指 的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。(如图) 【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 间想象力还不强，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)，还要引导学生如何将二维图形想象成三维图形。——可将下图从侧视图、俯视 图和剖面图一一向学生展示。 *一般情形的安培力方向法则介绍…… 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，只要不从手背穿过就行。 *至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即 可；从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？[学生]为零。 引导学生分析判断 P94 第一题 补充练习：判断下图中导线 A 所受磁场力的方向。 答案： 【演示】平行通电直导线之间的相互作用(图 3.4－3)。 引导学生区别安培定则和左手定则，并且用这两个定则去解释“平行通电导线之间的相 互作用”这一演示实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右边的通电导线所产 生的磁场施加的，反之亦然。 2．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＝BIL(最大)。 两种特例：即 F＝ILB(I⊥B)和 F＝0(I∥B)。 一般情况：当磁感应强度 B 的方向与导线成θ角时，有 F＝ILBsinθ。 【注意】 在推导公式时，要让学生明确两点：一是矢量的正交分解体现两个分量与原 来的矢量是等效替代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。 还应该注意的是：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。 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。 3．磁电式电流表 (1)电流表的组成及磁场分布 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？ 数分钟后，教师出示实物投影并课件演示——如下图。 [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