Le linee magnetiche del campo magnetico sono chiuse. Riepilogo della lezione "Campo magnetico della corrente continua

Linee magnetiche. Le linee magnetiche sono linee lungo le quali si trovano gli assi di piccoli aghi magnetici in un campo magnetico. La direzione che punta Polo Nord si considera che l'ago magnetico in ciascun punto del campo sia la direzione della linea magnetica. Le catene che formano la limatura di ferro in un campo magnetico mostrano la forma di linee magnetiche campo magnetico. Le linee del campo magnetico sono curve chiuse che racchiudono un conduttore. Per determinare la direzione delle linee magnetiche, viene utilizzata la regola del succhiello. Succhiello.

Diapositiva 10 dalla presentazione ""Campo magnetico" 8° grado".

La dimensione dell'archivio con la presentazione è di 978 KB.

Fisica 8° grado riepilogo

altre presentazioni "Lo stato di assenza di gravità" - "Grande Enciclopedia Sovietica". L'essenza del fenomeno dell'assenza di gravità. L'assenza di gravità si verifica quando un corpo si muove liberamente in un campo gravitazionale. Conclusione. Significato moderno

parole. L'astronauta non sente il proprio peso. Obiettivo del lavoro. Caduta libera. Spiegazione dell'assenza di gravità. Nel dizionario V.I. Dalia. In assenza di gravità, una serie di funzioni vitali di un organismo vivente cambiano. "pesantezza" artificiale. Assenza di gravità. Assenza di gravità sulla Terra. “Tipi di motori termici” - Fluido di lavoro. Dal 1775 al 1785, l'azienda di Watt costruì 56 motori a vapore. Consuma parte della quantità di calore ricevuta Q2. Stufa. Motore combustione interna (GHIACCIO). Andiamo in vacanza! Storia della creazione di motori termici. Dopo 5 anni Trevithick costruì una nuova locomotiva. Il vapore, espandendosi, espulse il nucleo con forza e ruggito. Motori termici

. Frigo. L'acqua evaporò istantaneamente e si trasformò in vapore. "L'influenza della pressione atmosferica" ​​- Pressione aria atmosferica . Chi trova più facile camminare sul fango? La presenza della pressione atmosferica ha confuso le persone. Come respiriamo. Conclusioni. Come usare Pressione atmosferica . Come beve un elefante. Una persona non può camminare facilmente attraverso una palude. Obiettivo del progetto. Mosche e raganelle

può attaccarsi al vetro della finestra. Come beviamo. "Quiz di fisica con risposte" - Geofisica. Età della Terra. Come un sismografo misura i terremoti. Bussola. Che energia ha il combustibile chimico? Ago magnetico. Risposte al quiz geofisico. Scarsa conduttività dell'aria. Luna e sole. La geofisica è un insieme di scienze che studiano Terra. Cosa sappiamo della bussola? Qual è l'età della Terra. Fenomeni termici e magnetici in natura. Perché i venti hanno nomi diversi?

Fonte corrente. Corrente elettrica in un conduttore. Condurre un esperimento. La necessità di una fonte attuale. Fonti attuali. Composizione di una cella galvanica. Batterie sigillate di piccole dimensioni. Mondo moderno. La prima batteria elettrica. Principio di funzionamento della sorgente di corrente. Lavoro di divisione. Una batteria può essere composta da più celle galvaniche. Colonna di tensione. Progetto casa. Classificazione delle fonti attuali.

Fisica degli “strumenti ottici” - Contenuti. Apparecchio di proiezione. Tipi di telescopi. Microscopio. La struttura di un microscopio elettronico. Microscopio elettronico. Creazione di un microscopio. La struttura del telescopio. Telescopio. Rifrattori. Utilizzando un microscopio. Uso dei telescopi. Telecamera. Storia della fotografia. Strumenti ottici: telescopio, microscopio, macchina fotografica. Riflettori.

Se si avvicina l'ago magnetico, esso tenderà a divenire perpendicolare al piano passante per l'asse del conduttore e per il centro di rotazione dell'ago. Ciò indica che sulla freccia agiscono forze speciali, che vengono chiamate forze magnetiche. Oltre all'effetto sull'ago magnetico, il campo magnetico influenza le particelle cariche in movimento e i conduttori che trasportano corrente situati nel campo magnetico. Nei conduttori che si muovono in un campo magnetico o nei conduttori stazionari situati in un campo magnetico alternato, si verifica induttivo (emf).

Un campo magnetico

In accordo con quanto sopra, possiamo dare la seguente definizione di campo magnetico.

Un campo magnetico è uno dei due lati del campo elettromagnetico, eccitato dalle cariche elettriche delle particelle in movimento e dal cambiamento campo elettrico e caratterizzato da un effetto di forza sullo spostamento delle particelle infette, e quindi sulle correnti elettriche.

Se si fa passare un conduttore spesso attraverso il cartone e lo si passa lungo di esso, la limatura di acciaio versata sul cartone si troverà attorno al conduttore in cerchi concentrici, che in questo caso sono le cosiddette linee di induzione magnetica (Figura 1). Possiamo spostare il cartone su o giù per il conduttore, ma la posizione della segatura non cambierà. Di conseguenza, attorno al conduttore si forma un campo magnetico per tutta la sua lunghezza.

Se metti piccole frecce magnetiche sul cartone, cambiando la direzione della corrente nel conduttore, puoi vedere che le frecce magnetiche ruoteranno (Figura 2). Ciò dimostra che la direzione delle linee di induzione magnetica cambia con la direzione della corrente nel conduttore.

Le linee di induzione magnetica attorno a un conduttore percorso da corrente hanno le seguenti proprietà: 1) le linee di induzione magnetica di un conduttore rettilineo hanno la forma di cerchi concentrici; 2) più vicine al conduttore, più dense sono le linee di induzione magnetica; 3) l'induzione magnetica (intensità del campo) dipende dall'entità della corrente nel conduttore; 4) la direzione delle linee di induzione magnetica dipende dalla direzione della corrente nel conduttore.

Per mostrare la direzione della corrente nel conduttore mostrato in sezione è stato adottato un simbolo, che utilizzeremo in futuro. Se posizioni mentalmente una freccia nel conduttore nella direzione della corrente (Figura 3), quindi nel conduttore in cui la corrente è diretta lontano da noi, vedremo la coda delle piume della freccia (una croce); se la corrente è diretta verso di noi vedremo la punta di una freccia (punto).

Figura 3. Simbolo direzione della corrente nei conduttori

La regola del succhiello consente di determinare la direzione delle linee di induzione magnetica attorno a un conduttore percorso da corrente. Se un succhiello (cavatappi) con filettatura destrorsa si muove in avanti nella direzione della corrente, la direzione di rotazione della maniglia coinciderà con la direzione delle linee di induzione magnetica attorno al conduttore (Figura 4).

Lungo le linee di induzione magnetica si trova un ago magnetico introdotto nel campo magnetico di un conduttore percorso da corrente. Pertanto, per determinarne la posizione, è possibile utilizzare anche la “regola del succhiello” (Figura 5). Il campo magnetico è una delle manifestazioni più importanti della corrente elettrica e non può essere ottenuto indipendentemente e separatamente dalla corrente.

Figura 4. Determinazione della direzione delle linee di induzione magnetica attorno a un conduttore percorso da corrente utilizzando la “regola del succhiello”	Figura 5. Determinazione della direzione di deviazione di un ago magnetico portato su un conduttore con corrente, secondo la “regola del succhiello”

Un campo magnetico è caratterizzato da un vettore di induzione magnetica, che quindi ha una certa grandezza e una certa direzione nello spazio.

Figura 6. Alla legge di Biot e Savart

Un'espressione quantitativa per l'induzione magnetica come risultato della generalizzazione dei dati sperimentali è stata stabilita da Biot e Savart (Figura 6). Misurando i campi magnetici di correnti elettriche di varie dimensioni e forme mediante la deflessione dell'ago magnetico, entrambi gli scienziati sono giunti alla conclusione che ogni elemento di corrente crea a una certa distanza da sé un campo magnetico, la cui induzione magnetica è Δ Bè direttamente proporzionale alla lunghezza Δ l questo elemento, l'entità della corrente che scorre IO, il seno dell'angolo α tra la direzione della corrente e il raggio vettore che collega il punto del campo che ci interessa con un dato elemento di corrente, ed è inversamente proporzionale al quadrato della lunghezza di questo raggio vettore R:

Dove K– coefficiente dipendente dalle proprietà magnetiche del mezzo e dal sistema di unità scelto.

Nel sistema razionalizzato e pratico assoluto delle unità dell'ICSA

dove µ 0 – permeabilità magnetica del vuoto o costante magnetica nel sistema MCSA:

µ 0 = 4 × π × 10 -7 (henry/metro);

Enrico (Gn) – unità di induttanza; 1 Gn = 1 ohm × sez.

µ – permeabilità magnetica relativa– coefficiente adimensionale che mostra quante volte la permeabilità magnetica di questo materiale maggiore della permeabilità magnetica del vuoto.

La dimensione dell'induzione magnetica può essere trovata utilizzando la formula

Viene anche chiamato volt-secondo Weber (wb):

In pratica, esiste un'unità più piccola di induzione magnetica: Gauss (g):

La legge di Biot-Savart ci permette di calcolare l'induzione magnetica di un conduttore rettilineo infinitamente lungo:

Dove UN– la distanza dal conduttore al punto in cui si determina l'induzione magnetica.

Intensità del campo magnetico

Rapporto tra induzione magnetica e prodotto permeabilità magnetiche si chiama µ × µ 0 intensità del campo magnetico ed è designato dalla lettera H:

B = H × µ × µ 0 .

L'ultima equazione collega due quantità magnetiche: induzione e intensità del campo magnetico.

Troviamo la dimensione H:

A volte viene utilizzata un'altra unità di misura dell'intensità del campo magnetico: Oersted (ehm):

1 ehm = 79,6 UN/M ≈ 80 UN/M ≈ 0,8 UN/cm .

Intensità del campo magnetico H, come l'induzione magnetica B, è una quantità vettoriale.

Viene chiamata una linea tangente a ciascun punto della quale coincide con la direzione del vettore di induzione magnetica linea di induzione magnetica O linea di induzione magnetica.

Flusso magnetico

Il prodotto dell'induzione magnetica per la dimensione dell'area perpendicolare alla direzione del campo (vettore dell'induzione magnetica) è chiamato flusso del vettore di induzione magnetica o semplicemente flusso magnetico ed è indicato con la lettera F:

F = B × S .

Dimensione flusso magnetico:

cioè, il flusso magnetico viene misurato in volt-secondi o weber.

L'unità più piccola del flusso magnetico è Maxwell (mks):

1 wb = 108 mks.
1mks = 1 g×1 cm 2.

Video 1. Ipotesi di Ampere

Video 2. Magnetismo ed elettromagnetismo

I campi magnetici, proprio come quelli elettrici, possono essere rappresentati graficamente utilizzando linee di forza. Una linea del campo magnetico, o linea di induzione del campo magnetico, è una linea la cui tangente in ciascun punto coincide con la direzione del vettore di induzione del campo magnetico.

UN)	B)	V)

Riso. 1.2. Linee del campo magnetico corrente continua(UN),

corrente circolare (b), solenoide (c)

Le linee di forza magnetiche, come le linee elettriche, non si intersecano. Sono disegnati con una densità tale che il numero di linee che attraversano un'unità di superficie perpendicolare ad esse è uguale (o proporzionale a) all'entità dell'induzione magnetica del campo magnetico in un dato luogo.

Nella fig. 1.2, UN vengono mostrate le linee di campo della corrente continua, che sono cerchi concentrici, il cui centro si trova sull'asse della corrente, e la direzione è determinata dalla regola della vite destra (la corrente nel conduttore è diretta verso il lettore).

Le linee di induzione magnetica possono essere “rivelate” utilizzando limatura di ferro, che si magnetizza nel campo studiato e si comporta come piccoli aghi magnetici. Nella fig. 1.2, B vengono mostrate le linee del campo magnetico della corrente circolare. Il campo magnetico del solenoide è mostrato in Fig. 1.2, V.

Le linee del campo magnetico sono chiuse. Vengono chiamati campi con linee di forza chiuse campi di vortici. È ovvio che il campo magnetico è un campo a vortice. Questa è la differenza significativa tra un campo magnetico e uno elettrostatico.

In un campo elettrostatico le linee di forza sono sempre aperte: iniziano e finiscono in corrispondenza delle cariche elettriche. Le linee di forza magnetiche non hanno né inizio né fine. Ciò corrisponde al fatto che in natura non esistono cariche magnetiche.

1.4. Legge di Biot-Savart-Laplace

I fisici francesi J. Biot e F. Savard condussero uno studio nel 1820 sui campi magnetici creati da correnti che fluiscono attraverso fili sottili varie forme. Laplace analizzò i dati sperimentali ottenuti da Biot e Savart e stabilì una relazione che fu chiamata legge Biot-Savart-Laplace.

Secondo questa legge, l'induzione del campo magnetico di qualsiasi corrente può essere calcolata come somma vettoriale (sovrapposizione) delle induzioni del campo magnetico create dalle singole sezioni elementari della corrente. Per l'induzione del campo magnetico, creato dall'elemento lunghezza attuale, Laplace ottenne la formula:

, (1.3)

dove è un vettore, modulo uguale alla lunghezza dell'elemento conduttore e coincidente nella direzione con la corrente (Fig. 1.3); – raggio vettore tracciato dall'elemento al punto in cui viene determinato; – modulo del raggio vettore.

Un campo magnetico è una forma speciale di materia creata da magneti, conduttori di corrente (particelle cariche in movimento) e che può essere rilevata dall'interazione di magneti, conduttori con corrente (particelle cariche in movimento).

L'esperienza di Oersted

I primi esperimenti (effettuati nel 1820) che dimostrarono che esiste una profonda connessione tra fenomeni elettrici e magnetici furono gli esperimenti del fisico danese H. Oersted.

Un ago magnetico situato vicino a un conduttore ruota di un certo angolo quando viene inserita la corrente nel conduttore. Quando il circuito viene aperto, la freccia ritorna nella posizione originale.

Dall'esperienza di G. Oersted risulta che attorno a questo conduttore esiste un campo magnetico.

L'esperienza di Ampere
Due conduttori paralleli, attraversati da una corrente elettrica, interagiscono tra loro: si attraggono se le correnti hanno lo stesso verso, si respingono se le correnti sono nella direzione opposta. Ciò si verifica a causa dell'interazione dei campi magnetici che si formano attorno ai conduttori.

Proprietà del campo magnetico

1. Materialmente, cioè esiste indipendentemente da noi e dalla nostra conoscenza al riguardo.

2. Creato da magneti, conduttori con corrente (particelle cariche in movimento)

3. Rilevato dall'interazione di magneti, conduttori con corrente (particelle cariche in movimento)

4. Agisce sui magneti, conduttori che trasportano corrente (particelle cariche in movimento) con una certa forza

5. In natura non esistono cariche magnetiche. È impossibile separare il nord e Polo Sud s e prendi un corpo con un polo.

6. Il motivo per cui i corpi hanno proprietà magnetiche è stato scoperto dallo scienziato francese Ampere. Ampere ha avanzato la conclusione: proprietà magnetiche di qualsiasi corpo sono determinati da chiusi correnti elettriche dentro.

Queste correnti rappresentano il movimento degli elettroni attorno alle orbite in un atomo.

Se i piani in cui circolano queste correnti si trovano in modo casuale l'uno rispetto all'altro a causa del movimento termico delle molecole che compongono il corpo, allora le loro interazioni si compensano reciprocamente e il corpo non presenta alcuna proprietà magnetica.

E viceversa: se i piani su cui ruotano gli elettroni sono paralleli tra loro e le direzioni delle normali a questi piani coincidono, allora tali sostanze aumentano il campo magnetico esterno.

7. Le forze magnetiche agiscono in un campo magnetico in determinate direzioni, chiamate linee di forza magnetiche. Con il loro aiuto, puoi mostrare comodamente e chiaramente il campo magnetico in un caso particolare.

Per rappresentare più accuratamente il campo magnetico, si è convenuto che nei luoghi in cui il campo è più forte, le linee di campo dovrebbero essere rappresentate più dense, cioè amico più vicino ad amico. E viceversa, nei punti in cui il campo è più debole, vengono mostrate meno linee di campo, ad es. localizzati meno frequentemente.

8. Il campo magnetico è caratterizzato dal vettore di induzione magnetica.

Il vettore di induzione magnetica è una quantità vettoriale che caratterizza il campo magnetico.

La direzione del vettore di induzione magnetica coincide con la direzione del polo nord dell'ago magnetico libero in un dato punto.

La direzione del vettore di induzione del campo e l’intensità della corrente I sono legati dalla “regola della vite destra (succhiello)”:

se si avvita un succhiello nella direzione della corrente nel conduttore, la direzione della velocità di movimento dell'estremità della sua maniglia in un dato punto coinciderà con la direzione del vettore di induzione magnetica in questo punto.

Temi Codificatore dell'Esame di Stato Unificato : interazione dei magneti, campo magnetico di un conduttore con la corrente.

Le proprietà magnetiche della materia sono note alle persone da molto tempo. I magneti prendono il nome dall'antica città di Magnesia: nelle sue vicinanze c'era un minerale comune (in seguito chiamato minerale di ferro magnetico o magnetite), pezzi del quale attraevano oggetti di ferro.

Interazione magnetica

Su due lati di ciascun magnete ci sono Polo Nord E Polo Sud. Due magneti si attraggono poli opposti e sono respinti dagli stessi nomi. I magneti possono agire l'uno sull'altro anche attraverso il vuoto! Tutto ciò ricorda però l'interazione delle cariche elettriche l'interazione dei magneti non è elettrica. Ciò è evidenziato dai seguenti fatti sperimentali.

La forza magnetica si indebolisce quando il magnete si riscalda. La forza dell'interazione delle cariche puntiformi non dipende dalla loro temperatura.

La forza magnetica si indebolisce se il magnete viene scosso. Niente di simile accade con i corpi elettricamente carichi.

Positivo cariche elettriche possono essere separati da quelli negativi (ad esempio durante l'elettrificazione dei corpi). Ma è impossibile separare i poli di un magnete: se si taglia un magnete in due parti, nel punto di taglio compaiono anche dei poli e il magnete si divide in due magneti con poli opposti alle estremità (orientati esattamente nello stesso modo come i poli del magnete originale).

Quindi magneti Sempre bipolari, esistono solo nella forma dipoli. Poli magnetici isolati (detti monopoli magnetici- analoghi della carica elettrica) non esistono in natura (in ogni caso non sono stati ancora scoperti sperimentalmente). Questa è forse l’asimmetria più impressionante tra elettricità e magnetismo.

Come i corpi elettricamente carichi, i magneti agiscono sulle cariche elettriche. Tuttavia, il magnete agisce solo su in movimento carica; se la carica è a riposo rispetto al magnete, non si osserva l'effetto della forza magnetica sulla carica. Al contrario, un corpo elettrizzato agisce con qualsiasi carica, indipendentemente dal fatto che sia in riposo o in movimento.

Secondo i moderni concetti della teoria a corto raggio, l'interazione dei magneti viene effettuata attraverso campo magnetico Vale a dire, un magnete crea un campo magnetico nello spazio circostante, che agisce su un altro magnete e provoca un'attrazione o repulsione visibile di questi magneti.

Un esempio di magnete è ago magnetico bussola. Utilizzando un ago magnetico, puoi giudicare la presenza di un campo magnetico in una determinata regione dello spazio, nonché la direzione del campo.

Il nostro pianeta Terra è un magnete gigante. Non lontano dal nord polo geografico Si trova il polo sud magnetico della terra. Pertanto, l'estremità nord dell'ago della bussola, ruotando verso il polo sud magnetico della Terra, punta al nord geografico. Da qui deriva il nome “polo nord” di un magnete.

Linee del campo magnetico

Il campo elettrico, ricordiamo, viene studiato utilizzando piccole cariche di prova, dall'effetto dal quale si può giudicare l'entità e la direzione del campo. L'analogo di una carica di prova nel caso di un campo magnetico è un piccolo ago magnetico.

Ad esempio, puoi ottenere informazioni geometriche sul campo magnetico posizionando aghi di bussola molto piccoli in diversi punti dello spazio. L'esperienza mostra che le frecce si allineeranno lungo determinate linee, le cosiddette linee del campo magnetico. Definiamo questo concetto nella forma dei tre punti seguenti.

1. Le linee del campo magnetico, o linee di forza magnetica, sono linee dirette nello spazio che hanno la seguente proprietà: un piccolo ago della bussola posto in ogni punto di tale linea è orientato tangente a questa linea.

2. La direzione della linea del campo magnetico è considerata la direzione delle estremità settentrionali degli aghi della bussola situati nei punti di questa linea.

3. Quanto più dense sono le linee, tanto più forte è il campo magnetico in una data regione dello spazio..

La limatura di ferro può fungere con successo da aghi per bussole: in un campo magnetico, piccole limature si magnetizzano e si comportano esattamente come aghi magnetici.

Quindi, versando limatura di ferro attorno a un magnete permanente, vedremo approssimativamente la seguente immagine delle linee del campo magnetico (Fig. 1).

Riso. 1. Campo magnetico permanente

Il polo nord di una calamita è indicato dal colore blu e dalla lettera ; il polo sud - in rosso e la lettera . Tieni presente che le linee di campo lasciano il polo nord del magnete ed entrano nel polo sud: infatti è verso il polo sud del magnete che sarà diretta l'estremità nord dell'ago della bussola.

L'esperienza di Oersted

Nonostante il fatto che i fenomeni elettrici e magnetici siano noti alle persone fin dall'antichità, non esiste alcuna relazione tra loro per molto tempo non è stato osservato. Per diversi secoli le ricerche sull'elettricità e sul magnetismo procedettero parallelamente e indipendentemente l'una dall'altra.

Il fatto notevole che i fenomeni elettrici e magnetici siano effettivamente correlati tra loro fu scoperto per la prima volta nel 1820, nel famoso esperimento di Oersted.

Lo schema dell'esperimento di Oersted è mostrato in Fig. 2 (immagine dal sito rt.mipt.ru). Sopra l'ago magnetico (e sono i poli nord e sud dell'ago) c'è un conduttore metallico collegato ad una sorgente di corrente. Se chiudi il circuito, la freccia gira perpendicolare al conduttore!
Questo semplice esperimento indicava direttamente la relazione tra elettricità e magnetismo. Gli esperimenti che seguirono l'esperimento di Oersted stabilirono fermamente il seguente schema: il campo magnetico è generato da correnti elettriche e agisce sulle correnti.

Riso. 2. Esperimento di Oersted

Lo schema delle linee del campo magnetico generato da un conduttore percorso da corrente dipende dalla forma del conduttore.

Campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente

Le linee del campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente sono cerchi concentrici. I centri di questi cerchi giacciono sul filo e i loro piani sono perpendicolari al filo (Fig. 3).

Riso. 3. Campo di un filo rettilineo con corrente

Esistono due regole alternative per determinare la direzione delle linee del campo magnetico diretto.

Regola in senso orario. Le linee del campo vanno in senso antiorario se guardi in modo che la corrente scorra verso di noi.

Regola della vite(O regola del succhiello, O regola del cavatappi- questo è qualcosa di più vicino a qualcuno ;-)). Le linee di campo vanno dove bisogna ruotare la vite (con filettatura normale destrorsa) in modo che si muova lungo la filettatura nella direzione della corrente.

Usa la regola più adatta a te. È meglio abituarsi alla regola del senso orario: poi vedrai di persona che è più universale e più facile da usare (e poi ricordala con gratitudine nel tuo primo anno, quando studi geometria analitica).

Nella fig. 3 è apparso qualcosa di nuovo: questo è un vettore chiamato induzione del campo magnetico, O induzione magnetica. Il vettore dell’induzione magnetica è analogo al vettore dell’intensità del campo elettrico: serve caratteristica di potenza campo magnetico, che determina la forza con cui il campo magnetico agisce sulle cariche in movimento.

Parleremo più avanti delle forze in un campo magnetico, ma per ora noteremo solo che l'intensità e la direzione del campo magnetico sono determinate dal vettore di induzione magnetica. In ogni punto dello spazio, il vettore è diretto nella stessa direzione dell'estremità settentrionale dell'ago della bussola questo punto, cioè tangente alla linea di campo nella direzione di questa linea. Si misura l'induzione magnetica Tesla(Tl).

Come per il campo elettrico, anche per l’induzione del campo magnetico vale quanto segue: principio di sovrapposizione. Sta nel fatto che induzione di campi magnetici creati in un dato punto correnti diverse, sommare vettorialmente e dare il vettore risultante dell'induzione magnetica:.

Campo magnetico di una bobina con corrente

Consideriamo una bobina circolare attraverso la quale circola una corrente continua. Non mostriamo la sorgente che crea la corrente nella figura.

L'immagine delle linee di campo del nostro turno avrà approssimativamente vista successiva(Fig. 4).

Riso. 4. Campo di una bobina con corrente

Sarà importante per noi poter determinare in quale semispazio (rispetto al piano della bobina) è diretto il campo magnetico. Ancora una volta abbiamo due regole alternative.

Regola in senso orario. Le linee del campo vanno lì, guardando da dove la corrente sembra circolare in senso antiorario.

Regola della vite. Le linee di campo vanno dove si sposterà la vite (con una normale filettatura destrorsa) se ruotata nella direzione della corrente.

Come si può vedere, la corrente e il campo cambiano i ruoli rispetto alla formulazione di queste regole per il caso della corrente continua.

Campo magnetico di una bobina di corrente

Bobina Funzionerà se avvolgi strettamente il filo, girando per girare, in una spirale sufficientemente lunga (Fig. 5 - immagine da en.wikipedia.org). La bobina può avere diverse decine, centinaia o addirittura migliaia di giri. Viene anche chiamata la bobina solenoide.

Riso. 5. Bobina (solenoide)

Il campo magnetico di un giro, come sappiamo, non sembra molto semplice. Campi? le singole spire della bobina si sovrappongono l'una all'altra e sembrerebbe che il risultato dovrebbe essere un'immagine molto confusa. Tuttavia, non è così: il campo di una lunga bobina ha una struttura inaspettatamente semplice (Fig. 6).

Riso. 6. campo corrente della bobina

In questa figura, la corrente nella bobina scorre in senso antiorario se vista da sinistra (questo accadrà se in Fig. 5 l'estremità destra della bobina è collegata al "più" della sorgente di corrente e l'estremità sinistra al " meno"). Vediamo che il campo magnetico della bobina ha due proprietà caratteristiche.

1. All'interno della bobina, lontano dai suoi bordi, si trova il campo magnetico omogeneo: in ogni punto il vettore di induzione magnetica è lo stesso in grandezza e direzione. Le linee di campo sono linee rette parallele; si piegano solo in prossimità dei bordi della bobina quando escono.

2. All'esterno della bobina il campo è prossimo allo zero. Più giri nella bobina, più campo più debole fuori di lei.

Si noti che una bobina infinitamente lunga non rilascia affatto il campo verso l'esterno: non c'è campo magnetico all'esterno della bobina. All'interno di una tale bobina il campo è uniforme ovunque.

Non ti ricorda niente? Una bobina è l’analogo “magnetico” di un condensatore. Ricordi che un condensatore crea al suo interno un campo elettrico uniforme, le cui linee si piegano solo vicino ai bordi delle piastre, e all'esterno del condensatore il campo è vicino allo zero; un condensatore con armature infinite non rilascia affatto il campo verso l'esterno, e il campo è uniforme ovunque al suo interno.

E ora l'osservazione principale. Si prega di confrontare l'immagine delle linee del campo magnetico all'esterno della bobina (Fig. 6) con le linee del campo magnetico in Fig. 1 . È la stessa cosa, no? E ora arriviamo alla domanda che probabilmente ti è venuta in mente da molto tempo: se un campo magnetico è generato da correnti e agisce sulle correnti, allora qual è la ragione della comparsa di un campo magnetico vicino a un magnete permanente? Dopotutto, questo magnete non sembra essere un conduttore di corrente!

L'ipotesi di Ampere. Correnti elementari

Inizialmente si pensava che l'interazione dei magneti fosse spiegata da speciali cariche magnetiche concentrate ai poli. Ma, a differenza dell’elettricità, nessuno poteva isolare la carica magnetica; dopotutto, come abbiamo già detto, non era possibile ottenere separatamente i poli nord e sud di un magnete: in un magnete i poli sono sempre presenti a coppie.

I dubbi sulle cariche magnetiche furono aggravati dall'esperimento di Oersted, quando si scoprì che il campo magnetico è generato dalla corrente elettrica. Inoltre, si è scoperto che per qualsiasi magnete è possibile selezionare un conduttore con una corrente di configurazione appropriata, in modo tale che il campo di questo conduttore coincida con il campo del magnete.

Ampere ha avanzato un'ipotesi audace. Non ci sono cariche magnetiche. L'azione di un magnete è spiegata da correnti elettriche chiuse al suo interno.

Quali sono queste correnti? Questi correnti elementari circolare all'interno di atomi e molecole; sono associati al movimento degli elettroni lungo le orbite atomiche. Il campo magnetico di qualsiasi corpo è costituito dai campi magnetici di queste correnti elementari.

Le correnti elementari possono essere posizionate casualmente l'una rispetto all'altra. Allora i loro campi si annullano a vicenda e il corpo non mostra più proprietà magnetiche.

Ma se le correnti elementari sono disposte in modo coordinato, allora i loro campi, sommandosi, si rinforzano a vicenda. Il corpo diventa un magnete (Fig. 7; il campo magnetico sarà diretto verso di noi; anche il polo nord del magnete sarà diretto verso di noi).

Riso. 7. Correnti magnetiche elementari

L'ipotesi di Ampere sulle correnti elementari ha chiarito le proprietà dei magneti Il riscaldamento e lo scuotimento di un magnete distrugge l'ordine delle sue correnti elementari e le proprietà magnetiche si indeboliscono. L'inseparabilità dei poli del magnete è diventata evidente: nel punto in cui il magnete viene tagliato, si ottengono ai capi le stesse correnti elementari. La capacità di un corpo di magnetizzarsi in un campo magnetico è spiegata dall'allineamento coordinato di correnti elementari che “ruotano” correttamente (leggi sulla rotazione di una corrente circolare in un campo magnetico nella scheda successiva).

L'ipotesi di Ampere si è rivelata vera: questo ha dimostrato ulteriori sviluppi fisica. Le idee sulle correnti elementari divennero parte integrante della teoria dell'atomo, sviluppata già nel XX secolo, quasi cento anni dopo la brillante ipotesi di Ampere.