1.3.3 Магнитное поле вокруг проводника с током

Электрические и магнитные явления имеют тесную связь. Убе­димся в этом. Возьмем магнитную стрелку, подвешенную на нити, и расположим ее вдоль оси проводника. При пропускании тока через проводник стрелка отклоняется от своего первоначального положения. Это говорит о том, что вокруг проводника с током су­ществует магнитное поле.

Пропустим проводник с током через лист картона, на котором разместим большое количество магнитных стрелок. Все они по­вернутся на своих осях вдоль силовых линий поля. Изменение направления тока в проводнике вызовет изменение направления магнитного поля и направления магнитных стрелок.

Направление магнитных силовых линий вокруг проводника с током определяется по правилу буравчика (рис. 1.7): если посту­пательное движение буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление магнитных силовых линий совпадает с направлением вращательного движения рукоятки буравчика.

Магнитное поле, создаваемое в прямом проводе, очень слабое. Его можно усилить, если провод свернуть в виде спирали. Такая спираль называется соленоидом. При прохождении тока по соле­ноиду вокруг него создается сильное магнитное поле за счет сло­жения полей отдельных витков. По форме оно сходно с полем пря­молинейного магнита (рис. 1.8,а). Концы соленоида являются магнитными полюсами.

Для определения полярности соленоида пользуются правилом правой руки. Если правую руку наложить на соленоид так, чтобы четыре пальца показывали направление тока в витках соленоида, то отогнутый большой палец будет обращен в сторону северного полюса соленоида (рис. 1.8,б).

Способность проводников с током создавать магнитное поле характеризуется напряженностью поля Н. Напряженность поля измеряется в амперах на метр (А/м) и определяется, например для соленоида по формуле

где w — число витков;

I — длина соленоида.

Из этой формулы видно, что чем больше витков имеет соле­ноид и чем больший ток по нему протекает, тем больше напряжен­ность создаваемого им магнитного поля.

Действие магнитного поля на проводник с током

Если в магнитном поле поместить проводник с током, то на него будет действовать сила, стремящаяся вытолкнуть проводник из поля (рис. 1.9). Это явление объясняется взаимодействием

кольцевого магнитного поля, созданного током в проводнике, с полем постоянного магнита. В результате взаимодействия созда­ется сила F, выталкивающая проводник из поля. Направление движения проводника определяется по правилу левой руки.

Если левую руку в магнитном поле дер­жать так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой па­лец укажет направление движения про­водника с током (рис. 1.9).

Принцип движения проводника в маг­нитном поле лежит в основе работы элект­родвигателей и некоторых электроизмери­тельных приборов.

Опыты показывают, что сила F, с кото­рой магнитное поле действует на провод­ник с током, прямо пропорциональна про­текающему по нему току I, длине той части проводника, которая расположена в маг­нитном поле I, а также зависит от среды, в которой это поле создается.

Чем сильнее магнитное поле, т. е. чем гуще его магнитные силовые линии, тем с большей силой оно действует на проводник с током. Поэтому сила, действующая на проводник с током, пропорциональна также магнитной индукции В:

Отсюда: магнитная индукция величиной 1 тесла есть индукция такого поля, которое действует силой 1 ньютон на проводник дли­ной 1 метр с током 1 ампер.