问题3：磁场对电流的作用力大小跟哪些因素有关呢?

学生提出猜想：磁场对电流的作用力跟导线与磁场方向有关

磁场对电流的作用力跟电流的大小有关

磁场对电流的作用力跟导线的长度有关

磁场对电流的作用力跟磁场强度有关

等等。

通过分组实验学生亲自动手检验。

可以在磁场的强弱和方向都相同的匀强磁场中，研究较长的一段通电导线的受力情况，从而推知一小段电流元的受力情况。

实验装置如图所示：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，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较磁场力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流由外部电路控制。

在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素

【分组实验】 启发学生学会应用控制变量法。

(1)保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。

结论：通电导线长度一定时，电流越大，导线所受磁场力就越大。

(2)保持电流不变，改变导线通电部分的长度。

结论：电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。

(3)部分学生实验器材有电磁铁，可通过改变电流改变磁场强弱，探究磁场对电流的作用力跟磁场强弱的关系。

通电导线长度一定，电流不变时，磁场越强，磁场对电流的作用力越大。

上面的结论都是学生在上述实验装置，也就是导线跟磁场垂直时，实验操作得出的结论。 师生可共同演示导线跟磁场平行时，导线受力情况。

【演示】

磁场对电流的作用力跟导线与磁场方向间的关系。

结论：导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力最大，导线跟磁场平行时，磁场对电流没有作用力。

[事件4]

教学任务：用DIS演示实验理论探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。 师生活动：

通电导线在磁场中受力大小与电流定量关系的研究

用DIS演示实验研究通电导线与磁场方向垂直时受力大小与电流大小的定量关系。如图所示的装置保持通电导线框的位置不变，用力传感器测量所需拉力F(等于电流所受磁场作用力大小)的大小，拉力与电流所受磁场力为平衡力。用电流传感器测量线框中的电流。

(1)保持L不变，改变I四次，测定相应的四个力F，利用图象得到F∝I。

(2)保持I不变，用三个相同的蹄形磁铁逐次并放，以改变受力部分导线的长度，测定相应的三个力F，得到F∝L。

同一块磁铁

保持I不变

实验注意事项：

(1)矩形线圈保持竖直;

(2)两个相同的蹄形磁铁并放时要有一定的间隔;

(3)每次测量时矩形线圈相对磁铁的位置保持不变。

精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的磁场力的大小，既与导线的长度L成正比，与导线中的电流I也成正比，即与I和L的乘积成正比，用公式表示为F∝IL，引入比例系数B，写成等式为：F=BIL。

问题：B有何物理意义呢?在不同的蹄形磁铁的磁场中重复上面的实验。

结论：

(1)在同一磁场中，不管I、L如何改变，比值B总是不变的。

(2)I、L不变，但在不同的磁场中，比值B是不同的。 (3)B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的磁场力越大，比值B越大，表示磁场越强。

[事件5]

教学任务：定义磁感应强度。

师生活动：

通过和电场强度的定义类比，引入磁感应强度的定义。

磁感应强度的定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I

F和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度，即B= IL

总结与归纳：

(1)如果导线很短，B就是导线所在处的磁感应强度。

(2)物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。

(3)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T。 1 T=1 NA·m

(4)方向：磁感应强度是矢量。在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向，即磁感应强度的方向。

[事件6]

特斯拉(Nikola Tesla，

1856～1943)，美国

电气工程师。他一

生致力于交流电的

研究，是让交流电进

入实用领域的主要

推动者

教学任务：了解特斯拉和一些磁场的磁感应强度。

师生活动：

(投影)让学生了解特斯拉。

尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla，1856～1943)，1856年7月10日出生，是世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚(后并入奥地利帝国)。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电性和磁性的研究作出了杰出贡献。

(投影)了解一些磁场的磁感应强度/T

课堂训练

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