Опыт Эрстеда
В ходе урока мы определим взаимосвязь электрического тока и направления его магнитных линий. Для поиска закономерностей необходимо обратиться к опыту, который впервые был проведен в 1820 году датским ученым Эрстедом.
Рис. 1. Схема опыта Эрстеда
Обратимся к схеме опыта. В двух штативах был укреплен прямой проводник, подключенный к источнику тока. Под проводником располагалась магнитная стрелка, когда протекал электрический ток, магнитная стрелка располагалась перпендикулярно проводнику с током. Следующий эксперимент с изменением полярности. Электрический ток протекает в противоположную сторону. В результате направление тока в проводнике изменилось. Что произошло с магнитной стрелкой? Магнитная стрелка развернулась на 180 °. Обратите внимание, теперь южный полюс стрелки указывал туда, куда указывал северный, а северный – в противоположном направлении.
О чем этот эксперимент говорит? О том, что, когда изменяется направление электрического тока, изменяется направление магнитных линий.
Правило буравчика, правило правой руки
В результате многочисленных экспериментов, проведенных с токами, различными токами, было установлено правило, которое теперь называется либо правилом буравчика, либо правилом правого винта. Определение: если острие буравчика (сверла) направить по направлению тока, то направление вращения рукоятки укажет направление магнитных линий.
Рис. 2. Правило буравчика
Иногда это правило еще называют правилом правой руки. Определение: большой палец правой руки мы должны направить по направлению тока в проводнике. Тогда, условно обхватывая остальными четырьмя пальцами данный проводник, направление обхвата укажет направление магнитных линий.
Соленоид
Рис. 3. Правило правой руки
Кроме магнитных стрелок, исследование магнитного поля проводится при помощи контура с электрическим током. Если по контуру протекает электрический ток, то в магнитном поле этот контур будет разворачиваться определенным образом и вокруг него будет создаваться собственное магнитное поле. Если мы возьмем проводник и свернем его в большое количество витков, то такой проводник называют соленоид (от греческих слов «трубка» и «образный»).
Интересно, что и в этом случае мы можем воспользоваться правилом правой руки для определения направления линий магнитного поля такого соленоида. Если мы 4 пальца направим по току и отогнем большой палец, то его направление укажет на северный полюс соленоида. Внутри такого проводника, свернутого в большой соленоид, будет наблюдаться однородное магнитное поле.
Рис. 4. Соленоид и его магнитное поле
В данном случае мы говорим о взаимосвязи электрического тока и направления его магнитных линий. Но может быть и наоборот. Если мы знаем направление магнитных линий, то по этим линиям мы можем определить направление электрического тока.
Список дополнительной литературы:
Кикоин А.К. Откуда берется магнетизм? // Квант. — 1992. — № 3. — С. 37-39,42. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. – М.: 1974. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.2. – М.: Физматлит, 2003.
