Глава XI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

83. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот.

Однако между электрическими зарядами могут существовать силы и иной природы. Их можно обнаружить с помощью следующего опыта. Возьмем два гибких проводника, укрепим их вертикально

Рис. 204.

Рис. 205

Рис. 206

и присоединим нижними концами к полюсам источника тока (рис. 204). Притяжения или отталкивания проводников при этом не обнаружится. Но если другие концы проводников замкнуть проволокой так, чтобы в проводниках возникли токи противоположного направления (рис. 205), то проводники начнут отталкиваться друг от друга. В случае токов одного направления проводники притягиваются (рис 206).

Взаимодействия между проводниками с током, т. е. взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами. С магнитными взаимодействиями вы знакомились в курсе физики VII класса. В IX классе магнитные силы мы будем изучать более подробно.

Магнитное поле. Согласно теории близкодействия ток в одном из проводников не может непосредственно действовать на другой ток.

Подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным.

Электрический ток в одном из проводников создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на ток во втором проводнике. А поле, созданное вторым током, действует на первый.

Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Основные свойства магнитного поля, устанавливаемые экспериментально, таковы:

1. Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).

2 Магнитное поле обнаруживается по действию на ток (движущиеся заряды).

Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем. Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля, как и реальности электрического поля, является факт существования электромагнитных волн (см. § 41).

Рис. 207

Рис. 208

Рис. 209

Замкнутый контур с током в магнитном поле. Для исследования магнитного поля, казалось бы, удобно взять очень малый элемент тока, т. е. малый отрезок тонкого проводника с током, подобно тому как для исследования электрического поля использовалось небольшое заряженное тело. Однако постоянный ток в отрезке проводника не может существовать, потому что любая цепь, по которой идет постоянный ток, всегда замкнута.

Для изучения магнитного поля лучше всего взять замкнутый контур малых (по сравнению с расстояниями, на которых магнитное поле заметно изменяется) размеров. Например, можно взять маленькую плоскую проволочную рамку произвольной формы (рис. 207). Подводящие ток проводники нужно расположить близко друг к другу или сплести вместе. Тогда результирующая сила, действующая со стороны магнитного поля на эти проводники, будет равна нулю.

Выяснить характер действия магнитного поля на контур с током можно с помощью следующего опыта. Подвесим на тонких гибких проводниках, сплетенных вместе, маленькую плоскую рамку, состоящую из нескольких витков проволоки. На расстоянии, значительно большем размеров рамки, расположим вертикальный провод (рис. 208, а). При пропускании тока через провод и рамку рамка поворачивается и располагается так, что провод оказывается в плоскости рамки (рис. 208, б). При изменении направления тока в проводе рамка повернется на 180° Из курса физики VII класса известно, что магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами. Если мы подвесим на гибких проводах рамку с током между полюсами магнита, то рамка будет поворачиваться до тех пор, пока плоскость ее не установится перпендикулярно к линии, соединяющей полюса магнита (рис. 209). Таким образом, магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие