磁场对电流的作用力分解知识讲解

教学重难点
重点
1．磁场力的表示方法及大小。 2．磁感应强度大小及方向。 3．左手定则。
难点 1．磁场力、磁感应强度。 2．左手定则。
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一．磁场力 二．磁场力的方向
一．磁场力
观察磁场力
实验1
把一段直导线放到磁场中，当导线中 有电流通过时，可以看到原来静止的导线 会发行运动。
N A
S
1．实验现象： 当导线方向与磁场方向垂直时，它所受的磁场力
过程与方法
1．通过演示磁场对电流的作用的实验，使 学生进一步掌握控制变量法。
2．通过学习左手定则，理解磁场方向、电 流方向和磁场力方向三者之间的关系，培养学 生空间想象能力。
情感态度与价值观 通过介绍物理学家安培取得辉煌成就的原因是
靠勤奋自学、刻苦钻研的顽强意志，让学生感受物 理学家们的人格美、情操美。
实验2
三块相同的蹄形磁铁并列放 置。可以认为磁极间的磁场是均 匀的。将一根导线悬挂在磁铁的 两极间，有电流通过时悬线将摆 动一个角度，通过这个角度可以 比较磁场力的大小。
在匀强磁场中探 究影响通电导线 受力的因素
结论
1．规律： ①在同一磁场中，通电导线长度一定时，电 流越大，导线所受磁场力越大； ②在同一磁场中，电流一定时，通电导线越 长，导线所受磁场力越大。 2．结论：精确的实验表明，通电导线在磁场 中受到的磁场力F的大小，既与导线的长度L成正 比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积 成正比 。 3．公式：Ｆ＝BIL （B是比例系数）
图 5-4 磁场对通电矩形线圈的作用力矩
这个力矩使线圈绕 OO 转动，转动过程中，随着线圈平面与磁 感线之间夹角的改变，力臂在改变，磁力矩也在改变。
当线圈平面与磁感线平行时， 力臂最大，线圈受磁力矩最大；
当线圈平面与磁感线垂直时， 力臂为零，线圈受磁力矩也为零。
电流表就是根据上述原理工 作的。
通电线圈在磁场中受到磁 场力会扭转，电动机就是 根据这个原理设计的。
在磁场中，通电 线圈受到磁场力的作 用，发生扭转，如果 给线圈通以方向合适 的电流，就可以使线 圈转动起来。我们使 用的电动机就是利用 磁场力来工作的。现 在，电动机广泛应用 在工厂、办公室、家 庭里。
科学足迹 安培的平行导线实验
总结
两条平行的通电直导线之间会通过磁场 发生相互作用。
电流方向相同时，将会吸引; 电流方向相反时，将会排斥。
如图，当Ｆ垂直于I、B所在 平面时，可以用所学的公式计 算，然而，当B平行于I，或者 B与I有一定夹角时，该怎样计 算磁感应强度与磁场力呢？
垂直时：F=ILB 平行时：F=0 夹角为θ时:
F=ILBsinθ
行分量 B=Bcosθ
成θ角度垂直分量 B=Bsinθ
注意：
磁感应强度B由磁场本身决定， 与放入的通电导线L无关、通电电流I无 关、与磁场力F无关。
D．因为B=F/（IL），所以某处的磁感应强度B 跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘 积IL成反比。
例题2
如图所示，表示一根放在磁场里的通电直 导线，直导线与磁场方向垂直。图中已分别标 明电流、磁感应强度和安培力这三Biblioteka Baidu物理量中 两个的方向，请标出第三个量的方向。
磁场对电流的作用力分解
（3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯 曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指 所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。
直导线
环形导线
通电螺线管
导入新课
我们知道，电荷在电场中会受到电场力的 作用，那么，对于我们已知道的通电导线，它 是否也受到力的作用呢？
磁场 磁体 磁场力F 电流
二．磁场力的方向
磁场对电流的作用 左手定则.flv
演 示
结论：F方向，既跟磁感应强度B的 方向垂直，又跟电流I的方向垂直。
伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂 直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入 磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开 的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的 方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方 向。
1．同向电流间的磁场力方向怎样判断？ 2．两个通电的环形电流平行放置时，它们 之间的磁场力是否有更好的方法来判断呢？
总结
电流在磁场中的磁场力可以用两种方法判断： （1）通电直导线的受力一般用左手定则 （2）环形电流、螺线管等效为小磁针，用磁 针的Ｎ极指向为磁场方向来判断。
如果放在磁场中的 不是一段通电的导线， 而是一个通电的矩形线 圈abcd（如图），会发 生什么现象？
磁场的强弱 磁感应强度
今天，就让我们共同去探究通电导线 在磁场中的受力情况！
教学目标
知识与能力
1．知道什么是磁场力，掌握分析磁场力的方 法。
2．理解磁感应强度B的定义式物理意义，知 道磁感应强度的单位是特斯拉。知道用磁感线的 疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小。
3．会用F＝BIL进行磁场力的计算。
例题1
1.下列关于磁场力的说法中，正确的是（Ｃ ）
A．磁场中某处的磁感应强度的大小，就是通以 电流I，长为L的一段很短的导线放在该处时所受磁 场力F与I、L的乘积的比值。
B．一段很短的通电导线放在某处不受磁场力 作用，则该处一定没有磁场。
C．一段很短的通电导线放在磁场中A处时受磁 场力比放在B处大，则A处磁感应强度可能比B处磁 感应强度大
最大 当导线方向与磁场方向一致时，导线不受磁场力 当导线方向与磁场方向斜交时，它所受的磁场力
介于最大值和0之间。
2．磁场力： 通电导体在磁场中受到的力称为磁场力F。
3．思考： 影响磁场力大小的因素有哪些？（垂直时）
4．猜想： ①导线的长度L； ②电流的大小I 。
在演示1中，我们猜想磁场力的大小可能 与电流的大小，以及通电导线的长度有关，那 么，事实是怎样的呢？让我们通过接下来的演 示2来证明猜想是否正确。
通电线圈会转动起来
通电线圈在磁 场中如何运动？
磁场对通电线圈的作用力矩
将一矩形线圈 abcd 放在匀强磁场中，如图 5-4 所示
线圈的顶边 ad 和底边 bc 所 受的磁场力 Fad、Fbc 大小相等， 方向相反，在一条直线上，彼此 平衡；而作用在线圈两个侧边 ab 和 cd 上的磁场力 Fab、Fcd 虽然大 小相等，方向相反，但不在一条 直线上，产生了力矩，称为磁力 矩。