2.基本概念规律复习

教师：安培力大小的计算式为F=NBIL，N匝数、B磁感强度(指外加磁场)、I电流(指自身电流)、L导线长度(指有效长度)。 那么运用这一公式的注意事项是什么?

学生：(各抒己见)磁感强度B的方向与电流I的方向垂直;L指有效长度;必须是匀强磁场。

教师：非常好!这位同学讲得不错，另外一位补充的也很好，接下来我进行总结。

教师：(总结)

(1)通电导线(即电流)必须和磁场(磁感强度)方向垂直，若不垂直即通电导线与磁感应强度的夹角为θ时，如图1所示那么磁场力的大小是多少?怎样计算呢?

教师：演示实验利用蹄形磁铁产生的磁场，组合出如图1的实验装置。与B和I垂直时这两种情况来比较安培力的方向。

学生：(观察和讨论)得出安培力的方向一致。

将B分解成垂直L的B⊥和平行L的B∥，因平行L的B∥对导线作用力为零，所以实际上磁场B对导线L的作用力就是它的垂直分量B⊥对导线的作用力(如图2所示)

教师：F=N B⊥IL=NBILsinθ(θ是B 、L间夹角)

所以当B⊥L时，通电导线受安培力最大，F=NBIL，而当B∥L时F=0，即就如我们上课初讲到的在磁场中只有通电导线位置放置恰当时才会受到力的作用。当通电导线平行磁场方向放入磁场中，它所受的磁场力为零。看来运用F=NBIL来计算磁场对电流的作用力的大小是有条件的，必须满足B⊥L。

(2)适用于一小段通电导线的情况，若导线较长，且各处所在的磁感强度不同，则无法用此公式。因此只有在匀强磁场中，长导线才适用。

教师：接下去我们研究安培力的方向。用什么定则?

学生(异口同声)：左手定则。

教师：我们伸出左手，一起来回忆左手定则判定的步骤，以图3为例：

(i) 大拇指跟四指垂直，且在同一个平面内;

(ii)让磁感线垂直穿过手心;

(iii)使四指指向电流方向;

(iv)则大拇指指向安培力的方向。

老师：那么是不是磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间必定两两垂直?

学生：(讨论)……

(有同学认为三个物理量必定两两垂直，也有同学认为不一定。)

学生：磁场方向不一定总与电流方向垂直，可以根据前面所讲的安培力计算公式F=NBILsinθ得到，但安培力一定垂直于磁场也一定垂直于电流。

教师：非常好，这位同学讲出了磁场、电流、安培力三者方向的关系。我们也可以这样来描述三者方向关系：磁场方向与电流方向可以不垂直但安培力一定垂直于磁场与电流组成的平面。

3.习题互动

教师：下面我们通过一些例题来具体分析安培力大小和方向。

例1.如图4，在磁感强度B的匀强磁场中，放置一根长为L的导线ab，若通过的电流为I时，导线受到的磁场力大小________;若导线以a端为轴转过30。时，它受到的磁场力的大小________。图4

学生沈婷婷：第一个答案是BIL ，第二个答案是BILcos60。 。

没等教师判定正确与否就有学生在下面直呼“上当了” 。“什么地方上当了?”我让他回答。

学生唐铭：“第二个题的条件有陷阱，答案应该还是BIL。”

教师：唐铭学生回答的答案是正确的，但我们不能随便说这就是“陷阱”，我们如果根据安培力的计算公式和注意事项，这道题就能轻易解答出来了，因为当导线以a端为轴转过30。的过程中，磁感强度B与电流I是始终垂直的，只有不垂直时才考虑角度问题。因此两道小题答案都是BIL。我们同学用公式做题目时一定要注意这个公式的适用条件和注意事项。

评析：这道题检验学生是否真正掌握了F =NBILsinθ这个公式，学生通过这道题明白了“θ”的含义。

例2.如图5所示，已知水平放置的平行金属导轨，放一金属棒电阻忽略，质量为m，长L1，导线间距L2，金属棒与导轨垂直，电源电动势ε，内阻为r外电路电阻为R。(1)当在导轨的竖直方向加一个磁感强度为B的匀强磁场时，金属棒仍处于静止状态，求此时的安培力大小和方向，以及静摩擦力的大小和方向。(2)当在导轨水平方向加一匀强磁场时，导轨对水平地面的压力恰好为零，求其磁感强度的大小和方向。

图5

分析：此题是一个安培力在共点力平衡中的运用，先画出二维平视图(如图6)

通过对高二物理磁场对通电导线的作用教案设计的学习，希望对老师有所帮助，提供更多的教学参考内容。

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