2018版 第2章 2 磁场对通电导线的作用力

成才之路一、前言师：同学们，在学习今天的内容之前，请大家先看屏幕上的图片（PPT），这就是今天要学习的内容，磁场对通电导线的作用力———安培力。

法国物理学家安培在1820年发现并研究了这种力，今天我们一起追寻科学家的足迹来研究安培力。

二、新课师：研究一个力，先要研究它的方向和大小。

首先我们来研究安培力的方向，实验是研究物理问题最直接有效方法，请同学们看研究安培力方向的自制实验装置。

师：这是磁体N极，这是S极。

磁场方向竖直向下，内侧导轨接电源正极，外侧接负极，导体棒的电流由内向外，我们观察到安培力的方向向右（PPT）。

保持电流方向不变，改变磁场向上，安培力向左（PPT）。

保持磁场方向不变，调换正负极改变电流方向，安培力的方向又如何？———安培力向右（PPT）。

通过这三次实验我们发现：电流方向、磁场方向、安培力方向分处于三维空间。

当年安培创造性地用左手四指方向表示电流方向、穿过左掌面法线方向表示磁场方向，发现大拇指正好指向安培力方向。

由此，他总结出了左手定则（PPT比画动作读一遍）。

（意图：在实验中发现，在情境中归纳。

）师：以上探究了安培力的方向，下面再来探究安培力的大小。

安培力的大小可能和哪些因素有关？根据前面的电动机模型，引导学生猜想安培力的大小可能的影响因素：a.电流的大小（I），b.通电导体的长度（L），c.磁场的强弱有关（B）。

师：这三个因素和安培力的大小有什么关系呢？同学们可以用实验的方法来探究。

三、借助实验，定性定量研究影响安培力大小的因素学生分组实验，定性探究影响安培力大小的因素。

之后，教师可告诉学生：大家探究安培力的大小与三者的关系，但只是定性的关系，这样的结论不够满意，还要进一步探究安培力的大小与三者之间的定量关系。

为此，我们可对仪器进行升级改造，请看屏幕上PPT对比图，我们用励磁线圈代替磁极，用中间抽头的矩形线框代替金属导体，原理图是这样的（PPT原理图）。

然后教师进行演示实验，定量研究影响安培力大小的因素。

磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线产生的作用力是一种基本的物理现象。

当电流通过导线时，会形成一个围绕导线的磁场。

这个磁场与外部磁场相互作用，导致导线受到一个力的作用。

根据右手定则，当电流方向与磁场方向垂直时，作用力的方向垂直于电流方向和磁场方向。

这种作用力在许多应用中都有重要的作用。

例如，在电磁铁中，通电线圈受到的磁场力可以使铁芯上的物体吸附。

在电动机中，电流通过绕组时产生的磁场力可以使转子旋转，实现机械能转换。

在电力输送中，通电导线受到的磁场力可以使导线受到的张力增加，保持线路的稳定性。

总之，磁场对于通电导线的作用力是一个重要的物理现象，在各种应用中发挥着重要的作用。

磁场对通电导线的作用力知识元安培力知识讲解1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的大小（1）计算公式：F=BIL sinθ（2）对公式的理公式F=BIL sinθ可理解为F=B(sinθ)IL，此时B sinθ为B沿垂直I方向上的分量，也可理解为F=BI(L sinθ)，此时L sinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B和I方向间的夹角．注意：①导线是弯曲的，此时公式F=BIL sinθ中的L并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．3．左手定则①用于判断通电直导线在磁场中的的受力方向②用于判断带电粒子在磁场中的的受力方向方法：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向（书上定义），我在这里想说一点，是不是左手定则只可以判断受力方向，我的答案是非也，在判断力的方向时，是知二求一（知道电流方向与磁场方向求力的方向），所以也可以知道力与电流求磁场，或是知道力与磁场求电流。

4．安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下两点：（1）安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．（2）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．的方向被唯一确定；但若已知B（或I）、F 注意：若已知B、I方向，则由左手定则得F安的方向，由于B只要穿过手心即可，则I（或B）的方向不唯一、安简单概括磁场对电流的作用应用步骤：1．选择研究对象以及研究过程；2．在某瞬时对物体进行受力分析并应用牛顿第二定律；3．带入安培力公式和电学公式进行公式整理；4．求解，必要时对结果进行验证或讨论。