磁場對電流的作用物理教案

　　作為一位無私奉獻的人民教師，常常要根據(jù)教學需要編寫教案，教案有助于學生理解并掌握系統(tǒng)的知識。來參考自己需要的教案吧！以下是小編為大家收集的磁場對電流的作用物理教案，希望對大家有所幫助。

磁場對電流的作用物理教案1

　　(一)教學目的

　　1.知道磁場對通電導體有作用力。

　　2.知道通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁感線方向有關(guān)，改變電流方向或改變磁感線方向，導體的受力方向隨著改變。

　　3.知道通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的道理。

　　4.知道通電導體和通電線圈在磁場中受力而運動，是消耗了電能，得到了機械能。

　　5.培養(yǎng)學生觀察能力和推理、歸納、概括物理知識的能力。

　　(二)教具

　　小型直流電動機一臺，學生用電源一臺，大蹄形磁鐵一塊，干電池一節(jié)，用鋁箔自制的圓筒一根(粗細、長短與鉛筆差不多)，兩根鋁箔條(用透明膠與鋁箔筒的兩端相連接)，支架(吊鋁箔筒用)，如課本圖12-10的掛圖，線圈(參見圖12-2)，抄有題目的小黑板一塊(也可用投影片代替)。

　　(三)教學過程

　　1.引入新課

　　本章主要研究電能；第一節(jié)和第二節(jié)我們研究了獲得電能的原理和方法，第三節(jié)我們研究了電能的輸送。電能輸送到用電單位，要使用電能，這就涉及到用電器，以前我們研究了電燈、電爐、電話等用電器，今天我們要研究另一種用電器--電動機。

　　出示電動機，給它通電，學生看到電動機轉(zhuǎn)動，提高了學習興趣。

　　提問：電動機是根據(jù)什么原理工作的呢？

　　講述：要回答這個問題，還得請同學們回憶一下奧斯特實驗的發(fā)現(xiàn)--電流周圍存在磁場，電流通過它產(chǎn)生的磁場對磁體施加作用力(如電流通過它的磁場使周圍小磁針受力而轉(zhuǎn)動)。根據(jù)物體間力的作用是相互的'，電流對磁體施加力時，磁體也應該對電流有力的作用。下面我們通過實驗來研究這個推斷。

　　2.進行新課

　　(1)通電導體在磁場里受到力的作用

　　板書課題：〈第四節(jié)磁場對電流的作用〉

　　介紹實驗裝置，將鋁箔筒兩端的鋁箔條吊掛在支架上，使鋁箔筒靜止在磁鐵的磁場中(參見課本中的圖12-9)。用鋁箔筒作通電導體是因為鋁箔筒輕，受力后容易運動，以便我們觀察。

　　演示實驗1：用一節(jié)干電池給鋁箔筒通電(瞬時短路)，讓學生觀察鋁箔筒的運動情況，并回答小黑板上的題1：給靜止在磁場中的鋁箔筒通電時，鋁箔筒會_____，這說明_____。

　　板書：〈1.通電導體在磁場中受到力的作用�！�

　　(2)通電導體在磁場里受力的方向，跟電流方向和磁感線方向有關(guān)

　　教師說明：下面我們進一步研究通電導體在磁場里的受力方向與哪些因素有關(guān)。

　　演示實驗2：先使電流方向相反，再使磁感線方向相反，讓學生觀察鋁箔筒運動后回答小黑板上的題2：保持磁感線方向不變，交換電池兩極以改變鋁箔筒中電流方向，鋁箔筒運動方向會______，這說明______。保持鋁箔筒中電流方向不變，交換磁極以改變磁感線方向，鋁箔筒運動方向會______，這說明______。

　　歸納實驗2的結(jié)論并板書：〈2.通電導體在磁場里受力的方向，跟電流方向和磁感線方向有關(guān)�！�

　　(3)磁場對通電線圈的作用

　　提問：應用上面的實驗結(jié)論，我們來分析一個問題：如果把直導線彎成線圈，放入磁場中并通電，它的受力情況是怎樣的呢？

　　出示方框線圈在磁場中的直觀模型(磁極用兩堆書代替)，并出示如課本上圖12-10的掛圖(此時，圖中還沒有標出受力方向)。

　　引導學生分析：通電時，圖甲中ab邊和cd邊都在磁場中，都要受力，因為電流方向相反，所以受力方向也肯定相反。提問：你們想想看，線圈會怎樣運動呢？

　　演示實驗3：將電動機上的電刷、換向器拆下(實質(zhì)是線圈)后通過，讓學生觀察線圈的運動情況。

　　教師指明：線圈轉(zhuǎn)動正是因為兩條邊受力方向相反，邊說邊在掛圖上標明ab和cd邊的受力方向。

磁場對電流的作用物理教案2

　　課前預習

　　一、安培力

　　1．磁場對通電導線的作用力叫做___○1____．

　　2.大�。海�1）當導線與勻強磁場方向________○2_____時，安培力最大為F=_____○3_____.

　�。�2）當導線與勻強磁場方向_____○4________時，安培力最小為F=____○5______.

　　(3) 當導線與勻強磁場方向斜交時，所受安培力介于___○6___和__○7______之間。

　　3．方向：左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指__○8____，并且都跟手掌在___○9___，把手放入磁場中，讓磁感線___○10____，并使伸開的四指指向 _○11___的方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導線在磁場中的__○12___方向．

　　二、磁電式電流表

　　1.磁電式電流表主要由___○13____、____○14___、____○15____、____○16_____、_____○17_____構(gòu)成.

　　2．蹄形磁鐵的磁場的方向總是沿著徑向均勻地分布的，在距軸線等距離處的磁感應強度的大小總是相等的，這樣不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總是跟它所在位置的磁感線平行，I與指針偏角θ成正比，I越大指針偏角越大，因而電流表可以量出電流I的大小，且刻度是均勻的，當線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，又可知道被測電流的方向。

　　3、磁電式儀表的優(yōu)點是____○18________,可以測很弱的電流，缺點是繞制線圈的導線很細，允許通過的電流很弱。

　　課前預習答案

　　○1安培力○2垂直○3BIL○4平行○50○60○7BIL○8垂直○9同一個平面內(nèi)○10垂直穿入手心○11電流○12受力○13蹄形磁鐵 ○14 鐵芯○15繞在線框上的線圈○16螺旋彈簧○17指針○18靈敏度高

　　重難點解讀

　　一、 對安培力的認識

　　1、 安培力的性質(zhì)：

　　安培力是磁場對電流的作用力，是一種性質(zhì)力。

　　2、 安培力的作用點：

　　安培力是導體中通有電流而受到的力，與導體的中心位置無關(guān)，因此安培力的作用點在導體的幾何中心上，這是因為電流始終流過導體的所有部分。

　　3、安培力的方向：

　�。�1）安培力方向用左手定則判定：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指的方向就是通電導體在磁場中的受力方向。

　�。�2）F、B、I三者間方向關(guān)系：已知B、I的方向（B、I不平行時），可用左手定則確定F的唯一方向：F⊥B，F(xiàn)⊥I，則F垂直于B和I所構(gòu)成的平面（如圖所示），但已知F和B的方向，不能唯一確定I的方向。由于I可在圖中平面α內(nèi)與B成任意不為零的夾角。同理，已知F和I的方向也不能唯一確定B的方向。

　�。�3）用“同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）。只要兩導線不是互相垂直的，都可以用“同向電流相吸，反向電流相斥”判定相互作用的磁場力的方向；當兩導線互相垂直時，用左手定則判定。

　　4、安培力的大小：

　�。�1）安培力的計算公式：F＝BILsinθ，θ為磁場B與直導體L之間的夾角。

　　（2）當θ＝90°時，導體與磁場垂直，安培力最大Fm＝BIL；當θ＝0°時，導體與磁場平行，安培力為零。

　�。�3）F＝BILsinθ要求L上各點處磁感應強度相等，故該公式一般只適用于勻強磁場。

　�。�4）安培力大小的特點：①不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式θ有關(guān)。②L是有效長度，不一定是導線的實際長度。彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度L=0

　　二、通電導線或線圈在安培力作用下的運動判斷方法

　　（1）電流元分析法：把整段電流等效為多段很小的直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力方向，最后確定運動方向.

　�。�2）特殊位置分析法：把通電導體轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置后判斷其安培力方向，從而確定運動方向.

　�。�3）等效法：環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流，反過來等效也成立。

　�。�4）轉(zhuǎn)換研究對象法：因為電流之間，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在力的作用下如何運動的問題，可先分析電流在磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向.

　　典題精講

　　題型一、安培力的方向

　　例1、電視機顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如右，即時電流方向如圖所示。該時刻由里向外射出的電子流將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？

　　解：畫出偏轉(zhuǎn)線圈內(nèi)側(cè)的電流，是左半線圈靠電子流的一側(cè)為向里，右半線圈靠電子流的一側(cè)為向外。電子流的等效電流方向是向里的，根據(jù)“同向電流互相吸引，反向電流互相排斥”，可判定電子流向左偏轉(zhuǎn)。（本題用其它方法判斷也行，但不如這個方法簡潔）。

　　答案：向左偏轉(zhuǎn)

　　規(guī)律總結(jié)：安培力方向的判定方法：

　�。�1）用左手定則。

　　（2）用“同性相斥，異性相吸”（只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線管外部時）。

　　（3）用“同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）。可以把條形磁鐵等效為長直螺線管（不要把長直螺線管等效為條形磁鐵）。

　　題型二、安培力的大小

　　例2、如圖，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且 。流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力

　　A. 方向沿紙面向上，大小為

　　B. 方向沿紙面向上，大小為

　　C. 方向沿紙面向下，大小為

　　D. 方向沿紙面向下，大小為

　　解析：該導線可以用a和d之間的直導線長為 來等效代替,根據(jù) ,可知大小為 ,方向根據(jù)左手定則.A正確。

　　答案：A

　　規(guī)律總結(jié)：應用F=BILsinθ來計算時，F(xiàn)不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式θ有關(guān)。L是有效長度，不一定是導線的實際長度。彎曲導線的有效長度L等于兩端點所連直線的長度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長度L=0

　　題型三、通電導線或線圈在安培力作用下的運動

　　例3、如圖11-2-4條形磁鐵放在粗糙水平面上，正中的正上方有一導線，通有圖示方向的電流后，磁鐵對水平面的壓力將會＿＿(增大、減小還是不變？)水平面對磁鐵的摩擦力大小為＿＿。

　　解析：本題有多種分析方法。⑴畫出通電導線中電流的磁場中通過兩極的那條磁感線（如圖中粗虛線所示），可看出兩極受的磁場力的合力豎直向上。磁鐵對水平面的壓力減小，但不受摩擦力。⑵畫出條形磁鐵的磁感線中通過通電導線的那一條（如圖中細虛線所示），可看出導線受到的.安培力豎直向下，因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上。⑶把條形磁鐵等效為通電螺線管，上方的電流是向里的，與通電導線中的電流是同向電流，所以互相吸引。

　　答案：減小 零

　　規(guī)律總結(jié)：分析通電導線或線圈在安培力作用下的運動常用方法：（1）電流元分析法，（2）特殊位置分析法， （3）等效法，（4）轉(zhuǎn)換研究對象法

　　題型四、安培力作用下的導體的平衡問題

　　例4、 水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖8－1－32所示，問：

　　(1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？

　　(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？

　　解析：從b向a看側(cè)視圖如圖所示．

　　(1)水平方向：F＝FAsin θ①

　　豎直方向：FN＋FAcos θ＝mg②

　　又 FA＝BIL＝BERL③

　　聯(lián)立①②③得：FN＝mg－BLEcos θR，F(xiàn)＝BLEsin θR.

　　(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，可知安培力豎直向上．則有FA＝mg

　　Bmin＝mgREL，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右．

　　答案：(1)mg－BLEcos θR BLEsin θR (2)mgREL 方向水平向右

　　規(guī)律總結(jié)：對于這類問題的求解思路：

　　（1）若是立體圖，則必須先將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖

　�。�2）對物體受力分析，要注意安培力方向的確定

　�。�3）根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程

　�。�4）解方程求解并驗證結(jié)果

　　鞏固拓展

　　1. 如圖，長為 的直導線拆成邊長相等，夾角為 的 形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為 ，當在該導線中通以電流強度為 的電流時，該 形通電導線受到的安培力大小為

　�。ˋ）0 （B）0.5 （C） （D）

　　答案：C

　　解析：導線有效長度為2lsin30°=l，所以該V形通電導線收到的安培力大小為 。選C。

　　本題考查安培力大小的計算。

　　2．．一段長0.2 m，通過2.5 A電流的直導線，關(guān)于在磁感應強度為B的勻強磁場中所受安培力F的情況，正確的是( )

　　A．如果B＝2 T，F(xiàn)一定是1 N

　　B．如果F＝0，B也一定為零

　　C．如果B＝4 T，F(xiàn)有可能是1 N

　　D．如果F有最大值時，通電導線一定與B平行

　　答案：C

　　解析：當導線與磁場方向垂直放置時，F(xiàn)＝BIL，力最大，當導線與磁場方向平行放置時，F(xiàn)＝0，當導線與磁場方向成任意其他角度放置時，0

　　3. 首先對電磁作用力進行研究的是法國科學家安培．如圖所示的裝置，可以探究影響安培力大小的因素，實驗中如果想增大導體棒AB擺動的幅度，可能的操作是( )

　　A．把磁鐵的N極和S極換過來

　　B．減小通過導體棒的電流強度I

　　C．把接入電路的導線從②、③兩條換成①、④兩條

　　D．更換磁性較小的磁鐵

　　答案：C

　　解析：安培力的大小與磁場強弱成正比，與電流強度成正比，與導線的長度成正比，C正確．

　　4. 一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導電棒，圖中只畫出此棒的截面圖，并標出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是( )

　　A．磁鐵對桌面的壓力減小

　　B．磁鐵對桌面的壓力增大

　　C．磁鐵受到向右的摩擦力

　　D．磁鐵受到向左的摩擦力

　　答案：AD

　　解析：如右圖所示．對導體棒，通電后，由左手定則，導體棒受到斜向左下方的安培力，由牛頓第三定律可得，磁鐵受到導體棒的作用力應斜向右上方，所以在通電的一瞬時，磁鐵對桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此A、D正確．

　　5．.質(zhì)量為m的通電細桿ab置于傾角為θ的平行導軌上，導軌寬度為d，桿ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ.有電流時ab恰好在導軌上靜止，如圖右所示.，下圖是沿b→a方向觀察時的四個平面圖，標出了四種不同的勻強磁場方向，其中桿與導軌間摩擦力可能為零的是

　　A.①② B.③④ C.①③ D.②④

　　答案： A

　　解析： ①中通電導體桿受到水平向右的安培力，細桿所受的摩擦力可能為零.②中導電細桿受到豎直向上的安培力，摩擦力可能為零.③中導電細桿受到豎直向下的安培力，摩擦力不可能為零.④中導電細桿受到水平向左的安培力，摩擦力不可能為零.故①②正確，選A.

　　6．如圖所示，兩根無限長的平行導線a和b水平放置，兩導線中通以方向相反、大小不等的恒定電流，且Ia>Ib.當加一個垂直于a、b所在平面的勻強磁場B時；導線a恰好不再受安培力的作用．則與加磁場B以前相比較( )

　　A．b也恰好不再受安培力的作用

　　B．b受的安培力小于原來安培力的2倍，方向豎直向上

　　C．b受的安培力等于原來安培力的2倍，方向豎直向下

　　D．b受的安培力小于原來安培力的大小，方向豎直向下

　　答案：D

　　解析：當a不受安培力時，Ib產(chǎn)生的磁場與所加磁場在a處疊加后的磁感應強度為零，此時判斷所加磁場垂直紙面向外，因Ia>Ib，所以在b處疊加后的磁場垂直紙面向里，b受安培力向下，且比原來小．故選項D正確．

　　7． 如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導線a、b和c，各導線中的電流大小相同，其中a、c導線中的電流方向垂直紙面向外，b導線電流方向垂直紙面向內(nèi)．每根導線都受到另外兩根導線對它的安培力作用，則關(guān)于每根導線所受安培力的合力，以下說法中正確的是( )

　　A．導線a所受合力方向水平向右

　　B．導線c所受合力方向水平向右

　　C．導線c所受合力方向水平向左

　　D．導線b所受合力方向水平向左

　　答案：B

　　解析：首先用安培定則判定導線所在處的磁場方向，要注意是合磁場的方向，然后用左手定則判定導線的受力方向．可以確定B是正確的．

　　8．如圖所示，在空間有三根相同的導線，相互間的距離相等，各通以大小和方向都相同的電流.除了相互作用的磁場力外，其他作用力都可忽略，則它們的運動情況是______.

　　答案： 兩兩相互吸引,相聚到三角形的中心

　　解析：根據(jù)通電直導線周圍磁場的特點，由安培定則可判斷出，它們之間存在吸引力.

　　9．如圖所示，長為L、質(zhì)量為m的兩導體棒a、b,a被置在光滑斜面上，b固定在距a為x距離的同一水平面處，且a、b水平平行，設(shè)θ＝45°，ａ、b均通以大小為I的同向平行電流時，a恰能在斜面上保持靜止.則b的電流在a處所產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B的大小為 .

　　答案：

　　解析： 由安培定則和左手定則可判知導體棒a的受力如圖，由力的平衡得方程：

　　mgsin45°=Fcos45°，即

　　mg=F=BIL 可得B＝ .

　　10．一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下端掛有一匝數(shù)為n的矩形線框abcd.bc邊長為l.線框的下半部處在勻強磁場中，磁感應強度大小為B，方向與線框平面垂直.在下圖中，垂直于紙面向里，線框中通以電流I，方向如圖所示.開始時線框處于平衡狀態(tài)，令磁場反向，磁感強度的大小仍為B，線框達到新的平衡.在此過程中線框位移的大小Δx______，方向______.

　　答案： ；位移的方向向下

　　解析：設(shè)線圈的質(zhì)量為m，當通以圖示電流時，彈簧的伸長量為x1，線框處于平衡狀態(tài)，所以kx1=mg-nBIl.當電流反向時，線框達到新的平衡，彈簧的伸長量為x2，由平衡條件可知

　　kx2=mg+nBIl.

　　所以k(x2-x1)=kΔx=2nBIl

　　所以Δx=

　　電流反向后，彈簧的伸長是x2＞x1，位移的方向應向下.

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