同学们上课。在课程开始之前,老师想带大家做一个小游戏。老师这边有一个单电池、一节磁体以及一个金属线圈。现在老师想要请同学们做一个小小发动机,你们能够利用上面三个材料制作出来吗?有些同学制作成功了,有些同学没制作成功。没关系,老师现在如上图所示将这些器材相连接,诶,我们发现这个金属线圈转起来了,并且它顺时针方向旋转。它为什么会运动呢?请同学们说一说,在这个金属线圈中它有什么样的存在啊?它有电流存在,那为什么会运动?这说明它有力的作用,那为什么会受到力呢?这位同学非常好,它结合了我们之前所学习的必修知识:通电导线在磁场中会受到力的作用。那这个力在物理学界中称之为什么?它的大小具体为多少?有什么样的普适性?方向又怎么样去分析呢?这节课让我们走入1.1磁场对通电导线作用力,一起来深入了解一下。
那么我们要分析这个力,首先要知道它是什么。在物理学界中,有一位非常著名的科学家名为安培,麦克斯韦曾是这样评价他的。他称安培为“电学中的牛顿”,如此可见,安培在电学的贡献是巨大无比的,并且这个力最初就是由他发现并命名的。而要讲好安培力,我们需要从哪两个维度进行进一步的认识呢?同学说非常好,分别是大小以及方向。那对于方向特别容易剖析,我们现在就先来剖析一下它。想要了解力的方向,老师这边有请同学们,能不能尝试着让这个线圈的转动方向由原本的顺时针变为逆时针,你有什么办法?同学说调转电池位置,调转电池上下,或者说调转磁铁上下,这就意味着前者就是改变电流的方向,后者是改变磁场的方向,那这两个行为可行吗?我们现在来实验探究一下。
在这个小活动中,确实单独调转它,我们的线圈都逆时针旋转了。那么如果同时调转电池上下和磁铁上下,线圈还是能顺时针旋转,这就意味着我们安培力的产生一定是与磁场和电流方向密切相关,并且其中每一个都能够决定它的方向。那到底具体情况是如何的呢?他们之间有什么样特殊的关系?老师今天带来了另外一个器材。
