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 маг­нит­но­гополя, 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.

Рис. 4. Рас­по­ло­же­ние линий маг­нит­но­го поля

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. Магнитное поле прямого тока.

Магнитные линии

Существование магнитного поля вокруг проводника с электрическим током можно обнаружить различными способами. Один из таких способов заключается в использовании мелких железных опилок.

В магнитном поле опилки — маленькие кусочки железа — намагничиваются и становятся магнитными стрелочками. Ось каждой стрелочки в магнитном поле устанавливается вдоль направления действия сил магнитного поля.

На рисунке изображена картина магнитного поля прямого проводника с током. Для получения такой картины прямой проводник пропускают сквозь лист картона. На картон насыпают тонкий слой железных опилок, включают ток и опилки слегка встряхивают. Под действием магнитного поля тока железные опилки рас полагаются вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрическим окружностям.

Рис. Картина магнитного поля проводника с током