2.2.Магнитное поле тока

Если над подвижной магнитной стрелкой (компасом) параллельно ей поместить прямолинейный проводник и пропустить через него ток, то стрелка займет положение перпендикулярное проводнику. При выключении тока стрелка займет прежнее положение. При изменении направления тока стрелка повернется на 180⁰. Из опыта вытекает, что проходящий по проводнику ток создает магнитное поле. Магнитные силовые линии вокруг проводника имеют форму концентрических окружностей. Такое поле называется круговыми магнитным полем. Направление силовых линий зависит от направления тока в проводнике. Если буравчик мысленно ввинчивать в провод по направлению тока, то направление вращения ручки будет совпадать с направлением силовых магнитных линий поля. Применяя это правило, можно узнать направление тока в проводнике, если известно направление силовых линий созданного им поля (рис.2.1).

Р ис.2.1. Определение направления силовых магнитных линий вокруг проводника с током по правилу буравчика.

(+) ток идет от нас, буравчик вкручиваем

(●) ток идет к нам, буравчик выкручиваем

Если поместить в близи проводника с током магнитную стрелку, то она всегда будет располагаться своим северным концом по направлению силовых линий магнитного поля.

Магнитное поле возникает вокруг проводника с током независимо от его формы. Проводник, имеющий форму спирали, называется соленоидом (катушкой). (рис.2.2). Силовые линии магнитного поля соленоида выходят из одного его конца (северный полюс), а возвращаются в другой (южный полюс). Внутри соленоида линии имеют одинаковое направление. Полярность соленоида зависит от направления тока.

Рис.2.2. Картина магнитного поля соленоида.

Направление магнитной линии совпадает с осью соленоида и поле достигает там наибольшей величины. Поле внутри соленоида приблизительно однородно, т.е. сила поля постоянна в различных точках.

Картина магнитного поля соленоида такая же, как и в прямолинейном постоянном магните.

Соленоид имеет свойство втягивать внутрь металлические детали (рис.2.2).На этом свойстве соленоида основано действие измерительных приборов электромагнитной системы, предназначенных для измерения тока и напряжения.

Полосы соленоида можно определить двумя способами: при помощи магнитной стрелки и по правилу правой руки. Если к концу соленоида обращен южный конец стрелки, то этот конец соленоида является его северным полюсом. Если к концу соленоида магнитная стрелка обращена северным полюсом – то это его южный полюс.

При знании направления тока в витках, полюсы соленоида определяются по правилу правой руки (см. рис.2.2): если наложить на соленоид правую руку ладонью вниз так, чтобы ток как бы выходил из пальцев, то отогнутый большой палец укажет на северный полюс соленоида.

Если известны полюса соленоида, то пользуясь правилом правой руки, находят направление тока в витках соленоида (ориентируют большой палец на северный полюс, а вытянутые пальцы укажут направление тока).

2.3. Аналогия между электрическим и магнитным полем.

Такая аналогия будет способствовать лучшему пониманию тех зависимостей, которым подчиняются электромагнитные явления. Сопоставление электрической цепи с магнитной цепью приводится в табл.2.1 и обнаруживает ряд формальных аналогий у этих физических объектов.

Таблица 2.1