Să desenăm o serie de linii continue într-un câmp magnetic, astfel încât aceste linii să coincidă peste tot cu direcția intensității câmpului (cu direcția inducției magnetice). Imaginea rezultată poate servi ca imagine a câmpului magnetic.
Dacă mutați un mic ac de busolă suspendat liber de-a lungul liniei câmpului magnetic, atunci axa acestuia va coincide peste tot cu secțiunea din apropiere a liniei. Pe una dintre liniile din fig. 2.13 arată săgețile busolei în patru poziții.
Orez. 2.13. Câmp magnetic de bară magnetică
Orez. 2.14. Câmp magnetic al unui conductor rectiliniu purtător de curent. Comparați cu fig. 2.10
Pe fig. 2.13, 2.14 prin intermediul liniilor sunt prezentate câmpurile magnetice ale unui magnet permanent și ale unui conductor rectiliniu cu curent. Săgețile de pe linii arată direcția câmpului magnetic (direcția pe care ar indica capătul de nord al acului busolei).
Pentru a putea judeca puterea câmpului din figură, s-a convenit să se traseze linii cu cât mai aproape unele de altele, cu atât câmpul este mai puternic.
Din fig. 2.13 arată că cel mai puternic câmp este direct lângă polii magnetului. Din fig. 2.14 se poate observa că câmpul de curent este cel mai puternic în apropierea firului și, pe măsură ce vă îndepărtați de acesta, câmpul slăbește.
În § 2.1 s-a spus că micile corpuri de fier sub influența unui magnet devin ele însele magneți (Fig. 2.1, a).
Prin urmare, este clar că dacă puneți un magnet permanent pe tablă și presărați placa cu pilitură de fier, atunci acestea vor fi amplasate așa cum ar fi amplasate mici ace de busolă. Imaginile obtinute cu ajutorul rumegusului dau o reprezentare vizuala a campului.
Pe fig. 2.15 arată câmpul magnetic al bobinei. Dacă firul este înfășurat într-o spirală, înfășurat ca o bobină, atunci câmpurile în mod egal direcționate ale spirelor individuale se vor adăuga unele la altele, întărind câmpul din interiorul bobinei.
Direcția liniei magnetice coincide cu axa bobinei, iar câmpul atinge cea mai mare valoare acolo. Câmpul din interiorul bobinei este aproximativ uniform, adică intensitatea câmpului rămâne aproximativ aceeași în puncte diferite. Distanțele dintre liniile magnetice adiacente care au cea mai mare densitate în interiorul bobinei vor fi, de asemenea, aceleași.
Orez. 2.15. Modelul câmpului magnetic al bobinei
Pentru a studia structura câmpului magnetic, se folosește metoda spectrului. Micile pilituri de fier, care cad într-un câmp magnetic, sunt magnetizate și, interacționând între ele, formează lanțuri, a căror aranjare permite să se judece structura câmpului magnetic.
Ca exemplu de aplicare metoda spectrului Luați în considerare un experiment cu câmpul magnetic al unui conductor drept. Să trecem un conductor lung drept conectat la un circuit electric printr-o placă dielectrică subțire. Vom turna mici pilitură de fier pe farfurie, bătând ușor pe farfurie. Rumegul se va aduna în jurul conductorului sub formă de cercuri concentrice de diferite diametre (Fig. 6.10). La repetarea experimentului cu alți conductori la alte valori ale puterii curentului, obținem modele similare, care se numesc spectre magnetice.
Spectre poate fi reprezentat pe hârtie ca linii de inducție magnetică.
Pentru un conductor drept, o astfel de imagine este prezentată în fig. 6.11. În imaginile spectrelor magnetice linii de inducție magnetică arată direcția inducției magnetice în fiecare punct. În fiecare punct al dreptei de inducție, tangenta coincide cu vectorul de inducție magnetică.
Se numesc drepte tangente la care în fiecare punct arată direcția inducției magnetice linii de inducție magnetică.
Densitate linii de inducție magnetică depinde de modulul de inducție magnetică. Este mai mare acolo unde modulul este mai mare și invers. Direcția liniilor de inducție magnetică a unui conductor direct este determinată de regula șurubului drept.
Spectrele câmpurilor magnetice conductoarele de altă formă au multe în comun.
Deci, spectrul câmpului magnetic al unui inel cu curent este similar cu două spectre combinate de conductori drepti (Fig. 6.12). Numai densitatea liniilor de inducție din centrul inelului este mai mare (Fig. 6.13).
Spectrul magnetic al unei bobine cu un număr mare de spire (solenoid) este prezentat în fig. 6.14. Figura arată că liniile Inducția magnetică a unei astfel de bobine este paralelă intern și are aceeași densitate. Acest lucru indică faptul că în interiorul bobinei lungi câmpul magnetic este uniform - în toate punctele inducția magnetică este aceeași (Fig. 6.15). Liniile de inducție magnetică diverg numai în afara bobinei, unde câmpul magnetic este neomogen.
Dacă comparăm spectrele câmpurilor magnetice ale conductorilor cu curentul de diferite forme, putem vedea asta liniile de inducție sunt întotdeauna închise sau cu continuarea ulterioară, se pot închide. Aceasta indică absența sarcinilor magnetice. Un astfel de câmp se numește vârtej. Câmpul vortex nu are potential.material de pe site
Pe această pagină, material pe teme:
Spectrele câmpurilor magnetice GDz Reshebnik
Ce procese fizice au loc în timpul formării spectrului magnetic
Descoperiri în domeniul câmpurilor magnetice
Raport pe tema câmpului magnetic și reprezentarea grafică a acestuia
Exemple de spectre de câmp magnetic
Întrebări despre acest articol:
Experimentul lui Oersted din 1820. Ce indică abaterea acului magnetic când circuitul electric este închis? Există un câmp magnetic în jurul unui conductor care poartă curent. Acul magnetic reacționează la el. Sursa câmpului magnetic sunt sarcinile electrice sau curenții în mișcare.
Experimentul lui Oersted din 1820. Ce indică faptul că acul magnetic a fost pornit? Aceasta înseamnă că direcția curentului în conductor s-a schimbat în sens opus.
Experimentul lui Ampère din 1820. Cum se explică faptul că conductorii cu curent interacționează între ei? Știm că un câmp magnetic acționează asupra unui conductor care poartă curent. Prin urmare, fenomenul de interacțiune a curenților poate fi explicat astfel: un curent electric în primul conductor generează un câmp magnetic care acționează asupra celui de-al doilea curent și invers...
Unitatea de măsură a intensității curentului Dacă un curent de 1 A trece prin doi conductori paraleli de 1 m lungime, situati la o distanță de 1 m unul de celălalt, atunci aceștia interacționează cu o forță N.
Unitatea de măsură a intensității curentului 2 A Care este puterea curentului în conductori dacă aceștia interacționează cu forța H?
Ce este un câmp magnetic și care sunt proprietățile lui? 1.MP este o formă specială de materie care există independent de noi și de cunoștințele noastre despre aceasta. 2. MP este generată de sarcini electrice în mișcare și este detectată prin acțiunea asupra sarcinilor electrice în mișcare. 3. Odată cu distanța de la sursa MF, se slăbește.
Proprietățile liniilor magnetice: 1. Liniile magnetice sunt curbe închise. Ce spune? Dacă luați o bucată de magnet și o rupeți în două bucăți, fiecare piesă va avea din nou un pol „nord” și un pol „sud”. Dacă rupeți din nou piesa rezultată în două părți, fiecare parte va avea din nou un pol „nord” și un pol „sud”. Oricât de mici sunt piesele de magneți rezultate, fiecare piesă va avea întotdeauna un pol „nord” și un pol „sud”. Este imposibil să se realizeze un monopol magnetic ("mono" înseamnă unul, monopol - un pol). Cel puțin, acesta este punctul de vedere modern asupra acestui fenomen. Acest lucru sugerează că nu există sarcini magnetice în natură. Polii magnetici nu pot fi separați.
2. Puteți detecta un câmp magnetic prin... A) acționând asupra oricărui conductor, B) acționând asupra unui conductor prin care trece un curent electric, C) o minge de tenis încărcată suspendată pe un fir subțire inextensibil, D) prin mișcarea sarcinilor electrice. a) A și B, b) A și C, c) B și C, d) B și D.
7. Ce afirmații sunt adevărate? A. Sarcinile electrice există în natură. B. Există sarcini magnetice în natură. Î. Nu există încărcături electrice în natură. D. Nu există sarcini magnetice în natură. a) A și B, b) A și C, c) A și D, d) B, C și D.
10. Doi conductori paraleli de 1 m lungime, situati la o distanta de 1 m unul de celalalt atunci cand un curent electric trece prin ele, sunt atrasi cu o forta N. Aceasta inseamna ca prin conductori curg curenti... a) sensuri opuse ale 1 A, b ) o direcție 1 A fiecare, c) direcții opuse 0,5 A fiecare, d) o direcție 0,5 A fiecare.
23. Acul magnetic se va abate dacă este plasat lângă ... A) lângă fluxul de electroni, B) lângă fluxul de atomi de hidrogen, C) lângă fluxul de ioni negativi, D) lângă fluxul de ioni pozitivi, E) în apropierea fluxului de nuclee ale atomului de oxigen. a) toate răspunsurile sunt corecte b) A, B, C și D, c) B, C, D, d) B, C, D, E
3. Figura prezintă o secțiune transversală a unui conductor cu curent în punctul A, curentul electric intră perpendicular pe planul figurii. Care dintre direcțiile prezentate în punctul M corespunde direcției vectorului B de inducție a câmpului magnetic al curentului în acest punct? a) 1, b) 2, c) 3, 4)
Să înțelegem împreună ce este un câmp magnetic. La urma urmei, mulți oameni trăiesc în acest domeniu toată viața și nici măcar nu se gândesc la asta. E timpul să-l reparăm!
Un câmp magnetic
Un câmp magnetic este un tip special de materie. Se manifestă prin acțiunea asupra sarcinilor electrice în mișcare și a corpurilor care au propriul moment magnetic (magneți permanenți).
Important: un câmp magnetic nu acționează asupra sarcinilor staționare! Un câmp magnetic este creat și de sarcini electrice în mișcare, sau de un câmp electric care variază în timp sau de momentele magnetice ale electronilor din atomi. Adică orice fir prin care trece curent devine și el magnet!
Un corp care are propriul său câmp magnetic.
Un magnet are poli numiti nord si sud. Denumirile „nord” și „sud” sunt date doar pentru comoditate (ca „plus” și „minus” în electricitate).
Câmpul magnetic este reprezentat de forță linii magnetice. Liniile de forță sunt continue și închise, iar direcția lor coincide întotdeauna cu direcția forțelor câmpului. Dacă așchii de metal sunt împrăștiați în jurul unui magnet permanent, particulele de metal vor arăta o imagine clară a liniilor câmpului magnetic care ies din nord și intră în polul sud. Caracteristica grafică a câmpului magnetic - linii de forță.
Caracteristicile câmpului magnetic
Principalele caracteristici ale câmpului magnetic sunt inducție magnetică, flux magneticși permeabilitatea magnetică. Dar să vorbim despre totul în ordine.
Imediat, observăm că toate unitățile de măsură sunt date în sistem SI.
Inductie magnetica B - mărimea fizică vectorială, care este principala caracteristică de putere a câmpului magnetic. Notat prin literă B . Unitatea de măsură a inducției magnetice - Tesla (Tl).
Inducția magnetică indică cât de puternic este un câmp prin determinarea forței cu care acționează asupra unei sarcini. Această forță se numește forța Lorentz.
Aici q - taxa, v - viteza sa într-un câmp magnetic, B - inducție, F este forța Lorentz cu care câmpul acționează asupra sarcinii.
F- o mărime fizică egală cu produsul inducției magnetice prin aria conturului și cosinusul dintre vectorul de inducție și normala la planul conturului prin care trece fluxul. Fluxul magnetic este o caracteristică scalară a câmpului magnetic.
Putem spune că fluxul magnetic caracterizează numărul de linii de inducție magnetică care pătrund într-o unitate de suprafață. Fluxul magnetic se măsoară în Weberach (WB).
Permeabilitatea magnetică este coeficientul care determină proprietățile magnetice ale mediului. Unul dintre parametrii de care depinde inducerea magnetică a câmpului este permeabilitatea magnetică.
Planeta noastră a fost un magnet imens de câteva miliarde de ani. Inducerea câmpului magnetic al Pământului variază în funcție de coordonate. La ecuator, este de aproximativ 3,1 ori 10 la minus a cincea putere a lui Tesla. În plus, există anomalii magnetice, unde valoarea și direcția câmpului diferă semnificativ de zonele învecinate. Una dintre cele mai mari anomalii magnetice de pe planetă - Kurskși anomalie magnetică braziliană.
Originea câmpului magnetic al Pământului este încă un mister pentru oamenii de știință. Se presupune că sursa câmpului este miezul de metal lichid al Pământului. Miezul se mișcă, ceea ce înseamnă că aliajul topit fier-nichel se mișcă, iar mișcarea particulelor încărcate este curentul electric care generează câmpul magnetic. Problema este că această teorie geodinam) nu explică modul în care câmpul este menținut stabil.
Pământul este un uriaș dipol magnetic. Polii magnetici nu coincid cu cei geografici, desi sunt in imediata apropiere. În plus, polii magnetici ai Pământului se mișcă. Deplasarea lor a fost înregistrată din 1885. De exemplu, în ultima sută de ani, polul magnetic din emisfera sudică s-a deplasat cu aproape 900 de kilometri, iar acum se află în Oceanul de Sud. Polul emisferei arctice se deplasează peste Oceanul Arctic spre anomalia magnetică din Siberia de Est, viteza de mișcare a acestuia (conform datelor din 2004) a fost de aproximativ 60 de kilometri pe an. Acum există o accelerare a mișcării polilor - în medie, viteza crește cu 3 kilometri pe an.
Care este semnificația câmpului magnetic al Pământului pentru noi?În primul rând, câmpul magnetic al Pământului protejează planeta de razele cosmice și de vântul solar. Particulele încărcate din spațiul adânc nu cad direct pe pământ, ci sunt deviate de un magnet gigant și se mișcă de-a lungul liniilor sale de forță. Astfel, toate lucrurile vii sunt protejate de radiațiile dăunătoare.
De-a lungul istoriei Pământului, au existat mai multe inversiuni(modificări) polilor magnetici. inversarea polului este atunci când își schimbă locul. Ultima dată când acest fenomen a avut loc acum aproximativ 800 de mii de ani și au existat peste 400 de inversări geomagnetice în istoria Pământului. Unii oameni de știință cred că, având în vedere accelerația observată a mișcării polilor magnetici, următoarea inversare a polilor ar trebui să fie așteptată în următoarele două mii de ani.
Din fericire, nu se așteaptă o inversare a polilor în secolul nostru. Deci, vă puteți gândi la plăcutul și vă puteți bucura de viață în câmpul constant bun vechi al Pământului, luând în considerare principalele proprietăți și caracteristici ale câmpului magnetic. Și pentru ca tu să faci asta, există autorii noștri, cărora le poți încredința o parte din necazurile educaționale cu încredere în succes! si alte tipuri de lucrari puteti comanda la link.
Subiecte ale codificatorului USE: interacțiunea magneților, câmpul magnetic al unui conductor cu curentul.
Proprietățile magnetice ale materiei sunt cunoscute oamenilor de mult timp. Magneții și-au primit numele de la orașul antic Magnesia: un mineral (numit mai târziu minereu de fier magnetic sau magnetit) era larg răspândit în vecinătatea sa, bucăți din care atrăgeau obiecte de fier.
Interacțiunea magneților
Pe două laturi ale fiecărui magnet sunt amplasate polul Nordși polul Sud. Doi magneți sunt atrași unul de celălalt de poli opuși și se resping prin poli asemănători. Magneții pot acționa unul asupra celuilalt chiar și prin vid! Toate acestea amintesc însă de interacțiunea sarcinilor electrice interacțiunea magneților nu este electrică. Acest lucru este dovedit de următoarele fapte experimentale.
Forța magnetică slăbește atunci când magnetul este încălzit. Puterea interacțiunii sarcinilor punctiforme nu depinde de temperatura acestora.
Forța magnetică este slăbită prin scuturarea magnetului. Nimic similar nu se întâmplă cu corpurile încărcate electric.
Sarcinile electrice pozitive pot fi separate de cele negative (de exemplu, atunci când corpurile sunt electrizate). Dar este imposibil să separați polii magnetului: dacă tăiați magnetul în două părți, atunci apar și poli la punctul de tăiere, iar magnetul se rupe în doi magneți cu poli opuși la capete (orientați exact în același fel ca polii magnetului original).
Deci magneții mereu bipolare, ele există doar sub formă dipoli. Poli magnetici izolați (așa-numiții monopoli magnetici- analogi ai sarcinii electrice) în natură nu există (în orice caz, nu au fost încă detectați experimental). Aceasta este poate cea mai impresionantă asimetrie dintre electricitate și magnetism.
Ca și corpurile încărcate electric, magneții acționează asupra sarcinilor electrice. Cu toate acestea, magnetul acționează doar asupra in miscareîncărca; Dacă sarcina este în repaus în raport cu magnetul, atunci nicio forță magnetică nu acționează asupra sarcinii. Dimpotrivă, un corp electrificat acționează cu orice sarcină, indiferent dacă este în repaus sau în mișcare.
Conform ideilor moderne ale teoriei acțiunii cu rază scurtă de acțiune, interacțiunea magneților se realizează prin camp magneticȘi anume, un magnet creează un câmp magnetic în spațiul înconjurător, care acționează asupra altui magnet și provoacă o atracție sau repulsie vizibilă a acestor magneți.
Un exemplu de magnet este ac magnetic busolă. Cu ajutorul unui ac magnetic, se poate aprecia prezența unui câmp magnetic într-o anumită regiune a spațiului, precum și direcția câmpului.
Planeta noastră Pământ este un magnet uriaș. Nu departe de polul nord geografic al Pământului se află polul magnetic sud. Prin urmare, capătul de nord al acului busolei, întorcându-se spre polul magnetic sudic al Pământului, indică nordul geografic. De aici, de fapt, a apărut denumirea de „polul nord” al magnetului.
Liniile de câmp magnetic
Câmpul electric, reamintim, este investigat cu ajutorul unor mici sarcini de test, prin acțiunea asupra căreia se poate judeca magnitudinea și direcția câmpului. Un analog al unei sarcini de testare în cazul unui câmp magnetic este un mic ac magnetic.
De exemplu, vă puteți face o idee geometrică despre câmpul magnetic plasând ace de busole foarte mici în diferite puncte din spațiu. Experiența arată că săgețile se vor alinia de-a lungul anumitor linii - așa-numitele linii de câmp magnetic. Să definim acest concept sub forma următoarelor trei paragrafe.
1. Liniile unui câmp magnetic, sau liniile magnetice de forță, sunt linii direcționate în spațiu care au următoarea proprietate: un mic ac de busolă plasat în fiecare punct al unei astfel de linii este orientat tangențial la această linie..
2. Direcția liniei câmpului magnetic este direcția capetelor nordice ale acelor busolei situate în punctele acestei linii.
3. Cu cât liniile sunt mai groase, cu atât câmpul magnetic este mai puternic într-o anumită regiune a spațiului..
Rolul acelor de busolă poate fi îndeplinit cu succes prin pilitură de fier: într-un câmp magnetic, pilitura mică este magnetizată și se comportă exact ca acele magnetice.
Deci, după ce au turnat pilitură de fier în jurul unui magnet permanent, vom vedea aproximativ următoarea imagine a liniilor de câmp magnetic (Fig. 1).
Orez. 1. Câmp magnetic permanent
Polul nord al magnetului este indicat cu albastru și litera ; polul sud - în roşu şi litera . Rețineți că liniile de câmp ies din polul nord al magnetului și intră în polul sud, deoarece capătul nord al acului busolei va îndrepta spre polul sud al magnetului.
Experiența lui Oersted
În ciuda faptului că fenomenele electrice și magnetice sunt cunoscute oamenilor încă din antichitate, de mult timp nu s-a observat nicio relație între ele. Timp de câteva secole, cercetările asupra electricității și magnetismului au decurs în paralel și independent unele de altele.
Faptul remarcabil că fenomenele electrice și magnetice sunt de fapt legate între ele a fost descoperit pentru prima dată în 1820 în celebrul experiment al lui Oersted.
Schema experimentului lui Oersted este prezentată în fig. 2 (imagine de pe rt.mipt.ru). Deasupra acului magnetic (și - polii nord și sud ai săgeții) este un conductor metalic conectat la o sursă de curent. Dacă închideți circuitul, atunci săgeata se întoarce perpendicular pe conductor!
Acest experiment simplu a indicat direct relația dintre electricitate și magnetism. Experimentele care au urmat experiența lui Oersted au stabilit cu fermitate următorul model: câmpul magnetic este generat de curenți electrici și acționează asupra curenților.
Orez. 2. Experimentul lui Oersted
Imaginea liniilor câmpului magnetic generat de un conductor cu curent depinde de forma conductorului.
Câmp magnetic al unui fir drept cu curent
Liniile de câmp magnetic ale unui fir drept care transportă curent sunt cercuri concentrice. Centrele acestor cercuri se află pe fir, iar planurile lor sunt perpendiculare pe fir (Fig. 3).
Orez. 3. Câmp al unui fir direct cu curent
Există două reguli alternative pentru determinarea direcției liniilor de câmp magnetic de curent continuu.
regulă a mânerului orelor. Liniile de câmp merg în sens invers acelor de ceasornic atunci când sunt privite, astfel încât curentul să curgă spre noi..
regula șurubului(sau regula gimlet, sau regula tirbușonului- e mai aproape de cineva ;-)). Liniile de câmp merg acolo unde șurubul (cu filet convențional la dreapta) trebuie rotit pentru a se deplasa de-a lungul filetului în direcția curentului..
Utilizați oricare dintre regulile vi se potrivește cel mai bine. Este mai bine să te obișnuiești cu regula în sensul acelor de ceasornic - tu însuți vei vedea mai târziu că este mai universală și mai ușor de folosit (și apoi ți-o amintești cu recunoștință în primul an când studiezi geometria analitică).
Pe fig. 3, a apărut și ceva nou: acesta este un vector, care se numește inducția câmpului magnetic, sau inducție magnetică. Vectorul de inducție magnetică este un analog al vectorului intensității câmpului electric: servește caracteristica de putere câmp magnetic, determinând forța cu care câmpul magnetic acționează asupra sarcinilor în mișcare.
Despre forțele dintr-un câmp magnetic vom vorbi mai târziu, dar deocamdată vom observa doar că mărimea și direcția câmpului magnetic este determinată de vectorul de inducție magnetică. În fiecare punct din spațiu, vectorul este îndreptat în aceeași direcție cu capătul de nord al acului busolei plasat în acest punct, și anume, tangent la linia câmpului în direcția acestei linii. Inducția magnetică se măsoară în teslach(Tl).
Ca și în cazul unui câmp electric, pentru inducerea unui câmp magnetic, principiul suprapunerii. Constă în faptul că inducția câmpurilor magnetice create într-un punct dat de diverși curenți sunt adăugate vectorial și dă vectorul rezultat al inducției magnetice:.
Câmpul magnetic al unei bobine cu curent
Luați în considerare o bobină circulară prin care circulă un curent continuu. Nu arătăm în figură sursa care creează curentul.
Tabloul liniilor câmpului virajului nostru va avea aproximativ următoarea formă (Fig. 4).
Orez. 4. Câmpul bobinei cu curent
Va fi important pentru noi să putem determina în ce semi-spațiu (față de planul bobinei) este îndreptat câmpul magnetic. Din nou avem două reguli alternative.
regulă a mânerului orelor. Liniile de câmp merg acolo, privind de unde curentul pare să circule în sens invers acelor de ceasornic.
regula șurubului. Liniile de câmp merg acolo unde șurubul (cu filete convenționale din dreapta) s-ar deplasa dacă ar fi rotit în direcția curentului.
După cum puteți vedea, rolurile curentului și câmpului sunt inversate - în comparație cu formulările acestor reguli pentru cazul curentului continuu.
Câmpul magnetic al unei bobine cu curent
Bobina se va dovedi, dacă este strâns, bobină la bobină, înfășura firul într-o spirală suficient de lungă (Fig. 5 - imagine de pe site-ul en.wikipedia.org). Bobina poate avea câteva zeci, sute sau chiar mii de spire. Bobina se mai numește solenoid.
Orez. 5. Bobina (solenoid)
Câmpul magnetic de o rotație, după cum știm, nu pare foarte simplu. Câmpuri? spirele individuale ale bobinei sunt suprapuse una peste alta și s-ar părea că rezultatul ar trebui să fie o imagine foarte confuză. Totuși, acesta nu este cazul: câmpul unei bobine lungi are o structură neașteptat de simplă (Fig. 6).
Orez. 6. câmp de bobine cu curent
În această figură, curentul din bobină merge în sens invers acelor de ceasornic când este privit din stânga (acest lucru se va întâmpla dacă, în Fig. 5, capătul din dreapta al bobinei este conectat la „plusul” sursei de curent, iar capătul din stânga la „minus”). Vedem că câmpul magnetic al bobinei are două proprietăți caracteristice.
1. În interiorul bobinei, departe de marginile acesteia, se află câmpul magnetic omogen: în fiecare punct, vectorul de inducție magnetică este același ca mărime și direcție. Liniile de câmp sunt drepte paralele; se îndoaie numai în apropierea marginilor bobinei când se sting.
2. În afara bobinei, câmpul este aproape de zero. Cu cât sunt mai multe spire în bobină, cu atât câmpul în afara ei este mai slab.
Rețineți că o bobină infinit lungă nu emite deloc un câmp: nu există niciun câmp magnetic în afara bobinei. În interiorul unei astfel de bobine, câmpul este uniform peste tot.
Nu-ți aduce aminte de nimic? O bobină este omologul „magnetic” al unui condensator. Vă amintiți că condensatorul creează un câmp electric uniform în interiorul său, ale cărui linii sunt curbate doar lângă marginile plăcilor, iar în afara condensatorului câmpul este aproape de zero; un condensator cu plăci infinite nu eliberează deloc câmpul, iar câmpul este uniform peste tot în interiorul lui.
Și acum - principala observație. Comparați, vă rog, imaginea liniilor de câmp magnetic din afara bobinei (Fig. 6) cu liniile de câmp ale magnetului din Fig. unu . Este același lucru, nu-i așa? Și acum ajungem la o întrebare pe care probabil ați avut-o cu mult timp în urmă: dacă un câmp magnetic este generat de curenți și acționează asupra curenților, atunci care este motivul apariției unui câmp magnetic în apropierea unui magnet permanent? La urma urmei, acest magnet nu pare a fi un conductor cu curent!
Ipoteza lui Ampère. Curenți elementari
La început, s-a crezut că interacțiunea magneților se datorează sarcinilor magnetice speciale concentrate la poli. Dar, spre deosebire de electricitate, nimeni nu putea izola sarcina magnetică; la urma urmei, așa cum am spus deja, nu a fost posibil să se obțină separat polii nord și sud ai magnetului - polii sunt întotdeauna prezenți în magnet în perechi.
Îndoielile cu privire la sarcinile magnetice au fost agravate de experiența lui Oersted, când s-a dovedit că câmpul magnetic este generat de un curent electric. Mai mult, s-a dovedit că pentru orice magnet este posibil să se aleagă un conductor cu un curent de configurație corespunzătoare, astfel încât câmpul acestui conductor să coincidă cu câmpul magnetului.
Ampere a prezentat o ipoteză îndrăzneață. Nu există sarcini magnetice. Acțiunea unui magnet este explicată de curenții electrici închisi din interiorul acestuia..
Care sunt aceste curente? Aceste curenti elementari circulă în atomi și molecule; sunt asociate cu mișcarea electronilor pe orbitele atomice. Câmpul magnetic al oricărui corp este alcătuit din câmpurile magnetice ale acestor curenți elementari.
Curenții elementari pot fi localizați aleatoriu unul față de celălalt. Apoi câmpurile lor se anulează reciproc, iar corpul nu prezintă proprietăți magnetice.
Dar dacă curenții elementari sunt coordonați, atunci câmpurile lor, însumându-se, se întăresc reciproc. Corpul devine magnet (Fig. 7; câmpul magnetic va fi îndreptat spre noi; polul nord al magnetului va fi și el îndreptat spre noi).
Orez. 7. Curenți elementari de magnet
Ipoteza lui Ampere despre curenții elementari a clarificat proprietățile magneților.Încălzirea și scuturarea unui magnet distruge aranjamentul curenților săi elementari, iar proprietățile magnetice slăbesc. Inseparabilitatea polilor magnetului a devenit evidentă: în locul în care a fost tăiat magnetul, primim aceiași curenți elementari la capete. Capacitatea unui corp de a fi magnetizat într-un câmp magnetic este explicată prin alinierea coordonată a curenților elementari care „se rotesc” în mod corespunzător (citiți despre rotația unui curent circular într-un câmp magnetic în foaia următoare).
Ipoteza lui Ampere s-a dovedit a fi corectă - acest lucru a fost demonstrat de dezvoltarea ulterioară a fizicii. Conceptul de curenți elementari a devenit o parte integrantă a teoriei atomului, dezvoltată deja în secolul al XX-lea - la aproape o sută de ani după conjectura genială a lui Ampère.
