Направление тока и направление линий его магнитного поля

Введение

Магнитное поле — одна из важнейших форм материи, которая проявляется вокруг движущихся электрических зарядов. В курсе физики 9 класса учащиеся знакомятся с тем, что электрический ток всегда сопровождается возникновением магнитного поля. Это открытие позволило установить тесную связь между электрическими и магнитными явлениями и стало основой для развития современной электротехники.

Понимание направления магнитного поля, создаваемого током, необходимо для объяснения работы электродвигателей, генераторов, электромагнитов и других устройств. Для определения направления линий магнитного поля используются специальные правила, выведенные на основе экспериментов.

Магнитное поле электрического тока

Магнитное поле возникает вокруг любого проводника, по которому проходит электрический ток. Это поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку, другие проводники с током или движущиеся заряженные частицы. Магнитное поле не видно, но его можно представить с помощью линий магнитного поля.

Линии магнитного поля показывают направление действия магнитных сил. В каждой точке направление линии совпадает с направлением, в котором установилась бы северная стрелка магнитной стрелки.

Опыт Эрстеда

В 1820 году датский ученый Ханс Кристиан Эрстед установил, что магнитная стрелка отклоняется, если рядом с ней проходит проводник с током. Это доказало, что электрический ток создает магнитное поле.

При изменении направления тока стрелка отклоняется в противоположную сторону, что свидетельствует о зависимости направления магнитного поля от направления тока.

Правило буравчика (правило правого винта)

Для определения направления линий магнитного поля вокруг прямолинейного проводника с током применяется правило буравчика.

Если вращать буравчик так, чтобы его поступательное движение совпадало с направлением тока, то направление вращения рукоятки покажет направление линий магнитного поля.

Это правило удобно использовать при анализе магнитного поля вокруг длинного прямого проводника.

Правило правой руки

Также направление магнитного поля можно определить с помощью правила правой руки. Если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то согнутые пальцы покажут направление линий магнитного поля.

Это правило часто используется при решении задач и при работе с катушками и соленоидами.

Взаимодействие проводников с током (опыты Ампера)

Французский ученый Андре-Мари Ампер установил, что два проводника с током взаимодействуют друг с другом. Если токи текут в одном направлении, проводники притягиваются, а если в противоположных — отталкиваются.

Это взаимодействие объясняется действием магнитных полей, создаваемых токами, и лежит в основе работы электродвигателей.

Магнитное поле соленоида

Катушка с током, состоящая из большого числа витков, называется соленоидом. Магнитное поле внутри соленоида является почти однородным и по своим свойствам похоже на поле постоянного магнита.

Для определения направления магнитного поля соленоида используется правило правой руки: если обхватить соленоид правой рукой так, чтобы согнутые пальцы указывали направление тока в витках, то вытянутый большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.

Применение правил на практике

Знание правил определения направления магнитного поля позволяет анализировать работу электрических устройств, правильно подключать электромагниты, объяснять взаимодействие проводников и решать расчетные и качественные задачи.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется магнитным полем электрического тока?

2. В чем заключается опыт Эрстеда и каково его значение?

3. Что показывают линии магнитного поля?

4. Сформулируйте правило буравчика.

5. Как определить направление магнитного поля с помощью правила правой руки?

6. Как взаимодействуют два параллельных проводника с током?

7. Чем магнитное поле соленоида похоже на поле постоянного магнита?

8. Где на практике используется магнитное поле электрического тока?