磁场对电流作用物理教案.docx

磁场对电流作用物理教案（一）教学目的1 .知道磁场对通电导体有作用力2 .知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关， 改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方向随着改变3 .知道通电线圈在磁场中转动的道理4 .知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得 到了机械能5.培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力二）教具小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一 节，用铝箔自制的圆筒一根（粗细、长短与铅笔差不多），两根铝箔条（用 透明胶与铝箔筒的两端相连接），支架（吊铝箔筒用），如课本图12-10的 挂图，线圈（参见图12-2）,抄有题目的小黑板一块（也可用投影片代替）（三）教学过程1 .引入新课出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣提问：电动机是根据什么原理工作的呢？讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现--电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力（如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动 ) 根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用下面我们通过实验来研究这个推断。

2 . 进行新课(1) 通电导体在磁场里受到力的作用板书课题：〈第四节磁场对电流的作用〉介绍实验装置，将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上，使铝箔筒静止在磁铁的磁场中 ( 参见课本中的图 12-9) 用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻，受力后容易运动，以便我们观察演示实验 1 ：用一节干电池给铝箔筒通电 (瞬时短路 ) ，让学生观察铝箔筒的运动情况，并回答小黑板上的题 1：给静止在磁场中的铝箔筒通电时，铝箔筒会，这说明 板书：〈 1. 通电导体在磁场中受到力的作用〉(2) 通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关教师说明：下面我们进一步研究通电导体在磁场里的受力方向与哪些因素有关演示实验 2 ：先使电流方向相反，再使磁感线方向相反，让学生观察铝箔筒运动后回答小黑板上的题2：保持磁感线方向不变，交换电池两极以改变铝箔筒中电流方向，铝箔筒运动方向会，这说明 保持铝箔筒中电流方向不变，交换磁极以改变磁感线方向，铝箔筒运动方向会，这说明 归纳实验 2 的结论并板书：〈 2. 通电导体在磁场里受力的方向，跟电 流方向和磁感线方向有关〉（3） 磁场对通电线圈的作用提问：应用上面的实验结论，我们来分析一个问题：如果把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力情况是怎样的呢？出示方框线圈在磁场中的直观模型（ 磁极用两堆书代替） ，并出示如课本上图 12-10 的挂图 （ 此时，图中还没有标出受力方向 ） 。

引导学生分析：通电时，图甲中 ab 边和 cd 边都在磁场中，都要受力，因为电流方向相反，所以受力方向也肯定相反提问：你们想想看，线圈会怎样运动呢？演示实验3：将电动机上的电刷、换向器拆下（实质是线圈 ）后通过，让学生观察线圈的运动情况教师指明：线圈转动正是因为两条边受力方向相反，边说边在挂图上标明 ab 和 cd 边的受力方向课前预习一、安培力1 .磁场对通电导线的作用力叫做 01.2 .大小：（1）当导线与匀强磁场方向 O2时，安培力最大为F=O 3.（2）当导线与匀强磁场方向 O4时，安培力最小为F=O 5.(3)当导线与匀强磁场方向斜交时，所受安培力介于 O6___和 __O 7之间3 .方向：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指__O8―并且都跟手掌在 O 9,把手放入磁场中，让磁感线 ―010,并 使伸开的四指指向 qii—的方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导 线在磁场中的__012_方向.二、磁电式电流表4 .磁电式电流表主要由 ―013、014> 015、 016? 017构成.2．蹄形磁铁的磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角0成正比，I越大 指针偏角越大，因而电流表可以量出电流I 的大小，且刻度是均匀的，当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向。

3、磁电式仪表的优点是 018，可以测很弱的电流，缺点 是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱课前预习答案O1安培力2垂直O3BILO4平行0500607BILO8垂直9同一 个平面内10垂直穿入手心11电流012受力013蹄形磁铁14铁芯 015绕框上的线圈16螺旋弹簧17指针18灵敏度高重难点解读一、对安培力的认识1、安培力的性质：安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力2、安培力的作用点：安培力是导体中通有电流而受到的力，与导体的中心位置无关，因此安培力的作用点在导体的几何中心上，这是因为电流始终流过导体的所有部分3、安培力的方向：（ 1）安培力方向用左手定则判定：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向5 2） F、B、I 三者间方向关系：已知B、 I 的方向（B、I 不平行时），可用左手定则确定F的唯一方向：Fl B, Fl I ,则F垂直于B和I所构成的平面（如图所示），但已知 F 和 B 的方向，不能唯一确定I 的方向由于I可在图中平面％内与B成任意不为零的夹角。

同理，已知 F和I的方向也不能唯一确定B 的方向 3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）只要两导线不是互相垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向； 当两导线互相垂直时，用左手定则判定4、安培力的大小：(1)安培力的计算公式：F=BILin 0, 0为磁场B与直导体L之间的夹角2)当0=90°时，导体与磁场垂直，安培力最大Fvm= BIL; 当8=00时，导体与磁场平行，安培力为零6 3) F=BILin 0要求L上各点处磁感应强度相等，故该公式一般只 适用于匀强磁场4)安培力大小的特点：①不仅与R I、L有关，还与放置方式0有关②L是有效长度，不一定是导线的实际长度弯曲导线的有效长度 L 等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度L=0二、通电导线或线圈在安培力作用下的运动判断方法( 1)电流元分析法：把整段电流等效为多段很小的直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向 .( 2)特殊位置分析法：把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向，从而确定运动方向 .( 3)等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。

4)转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在力的作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 .典题精讲题型一、安培力的方向例 1 、电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”，可判定电子流向左偏转本题用其它方法判断也行，但不如这个方法简洁）答案：向左偏转规律总结：安培力方向的判定方法：（ 1）用左手定则 2）用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时） 3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）题型二、安培力的大小例 2、如图，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直线段ab、 bc 和 cd 的 . 长度均为L,且流经导线的电流为I ,方向如图中箭头所示。

导线段 abcd所受到的磁场的作用力的合力A. 方向沿纸面向上，大小为B. 方向沿纸面向上，大小为C. 方向沿纸面向下，大小为D.方向沿纸面向下，大小为解析：该导线可以用 a 和 d 之间的直导线长为来等效代替 , 根据 , 可知 大小为 , 方向根据左手定则 .A 正确答案： A规律总结：应用F=BILin 0来计算时，F不仅与B、I、L有关，还与 放置方式0有关L是有效长度，不一定是导线的实际长度弯曲导线 的有效长度L 等于两端点所连直线的长度，所以任意形状的闭合线圈的有效长度 L=0题型三、通电导线或线圈在安培力作用下的运动例 3 、如图11-2-4 条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会—（增大、减小还是不变？）水平面对磁铁的摩擦力大小为解析：本题有多种分析方法⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条导感线（如图中粗虚线所示），可看出两极受的导场力的合力竖直向上磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条（如图中细虚线所示），可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。

⑶把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸引答案：减小零规律总结：分析通电导线或线圈在安培力作用下的运动常用方法：（ 1）电流元分析法，（2）特殊位置分析法，（3）等效法，（4）转换研究对象法题型四、安培力作用下的导体的平衡问题例4、水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ它们之间的宽度为L, M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）.现垂直于导轨搁一根质量 为m电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度 大小为B,方向与水平面夹角为0且指向右斜上方，如图8—1 — 32所示, 问：（1） 当 ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？（2） 若 B 的大小和方向均能改变，则要使ab 棒所受支持力为零， B 的大小至少为多少？此时B 的方向如何？解析：从 b 向 a 看侧视图如图所示．（1）水平方向：F=FAin①竖直方向：FN+ FAco0 = m够又 FA= BIL = BER③联立①②③得：FN= mg- BLEco0 R, F= BLEin 0 R.（2） 使 ab 棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上．则有 FA= mgBmin= mgREL根据左手定则判定磁场方向水平向右.答案：(1)mg —BLEco0 RBLEin0 R(2)mgREL方向水平向右规律总结：对于这类问题的求解思路：（ 1）若是立体图，则必须先将立体图转化为平面图（ 2）对物体受力分析，要注意安培力方向的确定（ 3）根据平衡条件或物体的运动状态列出方程（ 4）解方程求解并验证结果巩固拓展1. 如图，长为的直导线拆成边长相等，夹角为的形，并置。