36. Магнитное поле прямого тока. Магнитные линии (Ерюткин Е. С.)

Возникновение слова «магнит»

Надо сказать, что рассуждения о том, что же такое магнитные действия, долгое время оставалось загадкой. Никто не мог ответить на этот вопрос. А вот более или менее ясные исследования пошли только в конце XVIII и начале XIX веков.

Магнитные действия. Эксперимент Эрстеда

Все решилось только в начале XIX века. В 1820 году датский ученый Эрстед провел эксперимент. Рассмотрим этот опыт.

Расположим проводник, включенный в цепь источника тока, над магнитной стрелкой параллельно её оси.

При замыкании цепи магнитная стрелка отклоняется от своего первоначального положения.

При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в свое начальное положение. Это означает, что проводник с током и магнитная стрелка взаимодействуют друг с другом.

Выполненный опыт наводит на мысль о существовании вокруг проводника с электрическим током магнитного поля. Оно и действует на магнитную стрелку, отклоняя её.

Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, то есть вокруг движущихся электрических зарядов.

Таким образом, вокруг неподвижных электрических зарядов существует только электрическое поле, вокруг движущихся зарядов (то есть электрического тока) существует и электрическое, и магнитное поле.

Магнитное поле появляется вокруг проводника, когда в последнем возникает ток, поэтому ток следует рассматривать как источник магнитного поля.

Исследования магнитного поля Ампером. Свойства магнитного поля

В дальнейшем магнитное поле изучалось очень многими учеными. И в первую очередь, конечно, это Андре-Мари Ампер – французский ученый, который очень много сделал в исследовании магнитного поля.

Первое свойство магнитного поля, о котором говорит Ампер, – это то, что магнитное поле появляется тогда, когда есть движущийся заряд, то есть если заряд движется, то вокруг него образуется магнитное поле. Если есть электрический ток (направленное движение электрических зарядов), значит, и вокруг электрического тока тоже есть магнитное поле.

Второе свойство, которое установил Ампер, связано с тем, как действует магнитное поле. Магнитное поле действует на другой электрический ток, то есть если в магнитное поле попадает проводник с током, то этот проводник испытывает на себе действие. Он в магнитном поле начинает как-то иначе себя вести. Проще говоря, начинает двигаться. Магнитное поле действует на магнитную стрелку.

И еще немаловажная вещь, что магнитное поле действует на рамку с током. Вот это, пожалуй, самое любопытное замечание, которое удалось выяснить; если мы проводник согнем в виде квадратной рамки или круглой рамки и будем пропускать по ней электрический ток, то рамка в магнитном поле начнет поворачиваться. Это свойство тоже определил Ампер, и в результате мы теперь можем говорить о том, что магнитное поле существует, то есть оно материально и плюс к этому обладает свойствами.

Определение формы магнитного поля

Магнитное поле проявляется именно тогда, когда есть движущиеся заряды. Если заряды покоятся, никакого магнитного поля мы вокруг них наблюдать не будем, в этом случае это электрическое поле.

Наши органы чувств, к сожалению, не могут дать нам возможности ощутить и определить магнитное поле. Но, тем не менее, есть возможность магнитное поле увидеть. Мы можем определить его форму, как и где оно располагается, характеризовать его некоторым образом. Для того чтобы увидеть эти электромагнитные явления, используют, как правило, железные опилки.

Дело в том, что в магнитном поле железные опилки намагничиваются и приобретают свойство магнитных стрелок. И оказалось, что если эти магнитные стрелки, очень-очень маленькие, расположить вокруг магнитов или электрического тока, то магнитные стрелки будут себя вести, как положено им в магнитном поле, ориентируясь определенным образом.

Линии магнитного поля

В результате можно сделать очень любопытное действие. Если взять проводник, вокруг него рассыпать металлические опилки, то эти опилки будут располагаться строго по концентрическим окружностям.

Давайте посмотрим на рисунок, где и как происходят электромагнитные явления. Вот в центре изображен проводник, который располагается перпендикулярно нашему рисунку. Точка в центре говорит о том, что электрический ток как бы идет на нас из-за этого рисунка. Если мы теперь вокруг этого проводника на плоскости рассыплем железные опилки, то они будут располагаться строго вот по таким окружностям. То есть опилки очень маленькие по размерам и, соответственно, будут располагаться так, как показаны на рисунке магнитные стрелки. Эти магнитные стрелки как: южный полюс – северный, южный полюс – северный, южный полюс – северный.

Обратите внимание: выстраиваясь вдоль этих линий, стрелки и покажут форму магнитного поля. И самое главное – можно по этим расположениям судить о том, какая величина этого магнитного поля может быть.

Линии, вдоль которых выстраиваются магнитные стрелки, называются линиями магнитного поля.

Список рекомендованной литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. – М.: Мнемозина.

2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Рекомендованные ссылки на ресурсы Интернет

1. Интернет-портал \"Class-fizika.narod.ru\" (Источник)

Домашнее задание

1. Что показал опыт Эрстеда?

2. Какие свойства выяснил Ампер при исследовании магнитного поля?

3. Что можно определить по густоте линий магнитного поля?