Конспект уроку: Магнітна дія струму. Дослід Ерстеда. Магнітне поле провідника зі струмом

Дослід Ерстеда

Тривалий час магнітні та електричні взаємодії вважали різними сутностями, не пов'язаними між собою. Вперше взаємозв'язок між електричними й магнітними явищами виявив у 1820 році датський вчений Хане Крістіан Ерстед. У досліді X. Ерстеда було вперше виявлено магнітне поле струму і його взаємодію з магнітною стрілкою (магнітом). Розглянемо дослід, котрий показує взаємодію провідника із струмом й магнітної стрілки. Зберемо електричне коло, яке складається із джерела струму, реостата й вимикача. Розташуємо провідник А, ввімкнений у це коло, над магнітною стрілкою паралельно її осі.

При замиканні даного кола магнітна стрілка відхиляється від власного початкового положення. При розмиканні електричного кола магнітна стрілка повертається у початкове положення. Це означає, що провідник зі струмом і магнітна стрілка (магніт) взаємодіють один з одним.

Цей дослід доводить, що навколо провідника із струмом існує магнітне поле. Воно й діє на магнітну стрілку.

Рис. Дослід Ерстеда. У досліді Х.Ерстеда було вперше виявлено магнітне поле струму і його взаємодію з магнітною стрілкою.

Магнітне поле існує навколо будь-якого провідника із струмом, тобто навколо рухомих електричних зарядів. Електричний струм й магнітне поле невіддільні один від одного.

Магнітне поле виникає навколо провідника, коли у останньому виникає струм. Тому слід струм розглядати, як джерело магнітного поля.

Зробимо висновки:

- навколо нерухомих електричних зарядів виникає тільки електричне поле;

- навколо зарядів, які рухаються (електричного струму) існує одночасно й електричне, й магнітне поле.

Магнітне поле прямого струму. Магнітні лінії

Будь-яке магнітне поле навколо провідника із струмом виявити можна декількома способами, зокрема, за допомогою магнітних стрілок або залізних ошурок. В магнітному полі ошурки намагнічуються і стають маленькими магнітними  стрілочками.

Візьмемо прямий провідник і пропустимо його через лист картону. Навколо провідника насиплемо тонкий шар залізних ошурок. Пропустимо по провіднику електричний струм й легко струсимо ошурки. Під дією електричного струму залізні ошурки розміщуються не хаотично, а концентричними колами.

Лінії, вздовж котрих в магнітному полі розміщуються осі маленьких магнітних стрілочок, називаються силовими магнітними лініями. За напрям силових ліній магнітного поля узято напрям, котрий показує північний полюс стрілки магнітної в будь-якій точці магнітного поля.

Магнітні силові лінії магнітного поля струму являються замкненими кривими, які охоплюють провідник. З їхньою допомогою зручно зображати поля графічно. Напрямок магнітних ліній магнітного поля струму пов'язаний із напрямом струму у провіднику. На малюнках а), b) показано розташування магнітних стрілок навколо провідника із струмом. На малюнку а) струм спрямований від нас, це умовно позначено знаком “плюс" у кружечку. При зміні напрямку електричного струму у провіднику усі магнітні стрілочки повертаються на 180^: (в даному випадку струм в провіднику спрямований до нас, це умовно позначено кружечком з крапкою всередині).

Рис. Магнітні стрілки в магнитному полі провідника із струмом. На малюнку а) струм спрямований від нас, що умовно позначено знаком "плюс" у кружечку. При зміні напрямку електричного струму у провіднику усі магнітні стрілочки повертаються на 180" (в даному випадку струм в провіднику спрямований до нас, це умовно позначено кружечком з крапкою всередині).

Із даного досліду зробити можна висновок про те, що напрямок силових магнітних ліній магнітного поля струму пов'язаний із напрямом струму у провіднику. Його визначають за так званим правилом свердлика, яке формулюється так: якщо свердлик закручувати в напрямку проходження струму, то тоді напрям обертання його ручки указує напрям силових ліній магнітного поля.

При будь-яких інших формах провідників (коло, крива лінія) силові лінії поля магнітного не будуть обов’язково коловими, однак будуть обов'язково замкненими.

Силові лінії магнітного поля замикаються самі на себе, у них немає початку та кінця. Цим магнітне поле принципово відрізняється від електричного, у якого силові лінії починаються на позитивних електричних зарядах й закінчуються на негативних.