De magnetiske linjene til magnetfeltet er lukket. Leksjonssammendrag "Magnetisk felt for likestrøm

Magnetiske linjer. Magnetiske linjer er linjer langs hvilke aksene til små magnetiske nåler er plassert i et magnetfelt. Retningen som peker Nordpolen magnetisk nål ved hvert punkt i feltet er tatt for å være retningen til magnetlinjen. Kjedene som danner jernspon i et magnetfelt viser formen til magnetiske linjer magnetfelt. Magnetiske feltlinjer er lukkede kurver som omslutter en leder. For å bestemme retningen til magnetiske linjer, brukes gimlet-regelen. Gimlet.

Lysbilde 10 fra presentasjonen ""Magnetisk felt" 8. klasse".

Størrelsen på arkivet med presentasjonen er 978 KB.

Fysikk 8 klasse sammendrag

andre presentasjoner "Tilstanden til vektløshet" - "Stor sovjetisk leksikon". Essensen av fenomenet vektløshet. Vektløshet oppstår når en kropp beveger seg fritt i et gravitasjonsfelt. Konklusjon. Moderne mening

ord. Astronauten føler ikke sin egen vekt. Målet med arbeidet. Fritt fall. Forklaring på vektløshet. I ordboken V.I. Dalia. Ved vektløshet endres en rekke vitale funksjoner til en levende organisme. Kunstig "tyngde". Vektløshet. Vektløshet på jorden. "Typer varmemotorer" - Arbeidsvæske. Fra 1775 til 1785 bygde Watts selskap 56 dampmaskiner. Bruker en del av den mottatte varmemengden Q2. Varmeapparat. Motor intern forbrenning (IS). La oss dra på ferie! Historien om etableringen av varmemotorer. Etter 5 år bygde Trevithick et nytt lokomotiv. Dampen, som utvidet seg, kastet ut kjernen med kraft og brøl. Varmemotorer

. Kjøleskap. Vannet fordampet øyeblikkelig og ble til damp. "Påvirkningen av atmosfærisk trykk" - Trykk atmosfærisk luft . Hvem synes det er lettere å gå på gjørme? Tilstedeværelsen av atmosfærisk trykk forvirret folk. Hvordan vi puster. Konklusjoner. Hvordan å bruke Atmosfæretrykk . Hvordan en elefant drikker. En person kan ikke lett gå gjennom en myr. Målet med prosjektet. Fluer og trefrosker

kan holde seg til vindusglass. Hvordan vi drikker. "Fysikkquiz med svar" - Geofysikk. Jordens alder. Hvordan en seismograf måler jordskjelv. Kompass. Hvilken energi har kjemisk drivstoff? Magnetisk nål. Svar på geofysisk quiz. Dårlig luftledningsevne. Måne og sol. Geofysikk er et sett med vitenskaper som studerer Jord. Hva vet vi om kompasset? Hva er jordens alder. Termiske og magnetiske fenomener i naturen. Hvorfor har vinden forskjellige navn?

Nåværende kilde. Elektrisk strøm i en leder. Gjennomføring av et eksperiment. Behovet for en aktuell kilde. Aktuelle kilder. Sammensetning av en galvanisk celle. Forseglede små batterier. Moderne verden. Det første elektriske batteriet. Driftsprinsippet til gjeldende kilde. Divisjonsarbeid. Et batteri kan lages av flere galvaniske celler. Spenningssøyle. Hjemmeprosjekt. Klassifisering av aktuelle kilder.

"Optiske instrumenter" fysikk - Innhold. Projeksjonsapparat. Typer teleskoper. Mikroskop. Strukturen til et elektronmikroskop. Elektronmikroskop. Oppretting av et mikroskop. Strukturen til teleskopet. Teleskop. Refraktorer. Ved hjelp av et mikroskop. Bruk av teleskoper. Kamera. fotografiets historie. Optiske instrumenter: teleskop, mikroskop, kamera. Reflekser.

Hvis du bringer den magnetiske nålen nær, vil den ha en tendens til å bli vinkelrett på planet som går gjennom lederens akse og rotasjonssenteret til nålen. Dette indikerer at spesialstyrker virker på pilen, som kalles magnetiske krefter. I tillegg til effekten på magnetnålen, påvirker magnetfeltet bevegelige ladede partikler og strømførende ledere som befinner seg i magnetfeltet. I ledere som beveger seg i et magnetfelt, eller i stasjonære ledere plassert i et vekslende magnetfelt, oppstår induktiv (emf).

Et magnetfelt

I samsvar med ovenstående kan vi gi følgende definisjon av et magnetfelt.

Et magnetfelt er en av de to sidene av det elektromagnetiske feltet, begeistret av de elektriske ladningene til bevegelige partikler og endringen elektrisk felt og preget av en krafteffekt på bevegelige infiserte partikler, og derfor på elektriske strømmer.

Hvis du fører en tykk leder gjennom pappen og passerer den langs den, vil stålspålene som helles på pappen bli plassert rundt lederen i konsentriske sirkler, som i dette tilfellet er de såkalte magnetiske induksjonslinjene (Figur 1). Vi kan flytte pappen opp eller ned i lederen, men plasseringen av sagflisen vil ikke endre seg. Følgelig oppstår et magnetisk felt rundt lederen langs hele dens lengde.

Hvis du legger små magnetiske piler på pappen, kan du ved å endre retningen på strømmen i lederen se at de magnetiske pilene vil rotere (Figur 2). Dette viser at retningen til magnetiske induksjonslinjer endres med strømretningen i lederen.

Magnetiske induksjonslinjer rundt en strømførende leder har følgende egenskaper: 1) magnetiske induksjonslinjer til en rett leder har form av konsentriske sirkler; 2) jo nærmere lederen, jo tettere er de magnetiske induksjonslinjene plassert; 3) magnetisk induksjon (feltintensitet) avhenger av størrelsen på strømmen i lederen; 4) retningen til magnetiske induksjonslinjer avhenger av retningen til strømmen i lederen.

For å vise retningen til strømmen i lederen vist i snitt, er det tatt i bruk et symbol som vi vil bruke i fremtiden. Hvis du mentalt plasserer en pil i lederen i retning av strømmen (Figur 3), så i lederen der strømmen er rettet bort fra oss, vil vi se halen på pilens fjær (et kryss); hvis strømmen rettes mot oss, vil vi se spissen av en pil (punkt).

Figur 3. Symbol strømretning i ledere

Gimlet-regelen lar deg bestemme retningen til magnetiske induksjonslinjer rundt en strømførende leder. Hvis en gimlet (korketrekker) med en høyregjenger beveger seg fremover i strømmens retning, vil rotasjonsretningen til håndtaket falle sammen med retningen til de magnetiske induksjonslinjene rundt lederen (Figur 4).

En magnetisk nål introdusert i magnetfeltet til en strømførende leder er plassert langs de magnetiske induksjonslinjene. Derfor, for å bestemme plasseringen, kan du også bruke "gimlet-regelen" (Figur 5). Magnetfeltet er en av de viktigste manifestasjonene av elektrisk strøm og kan ikke oppnås uavhengig og separat fra strømmen.

Figur 4. Bestemme retningen til magnetiske induksjonslinjer rundt en strømførende leder ved å bruke "gimlet-regelen"	Figur 5. Bestemme avviksretningen til en magnetisk nål brakt til en leder med strøm, i henhold til "gimlet-regelen"

Et magnetfelt kjennetegnes av en magnetisk induksjonsvektor, som derfor har en viss størrelse og en viss retning i rommet.

Figur 6. Til Biot og Savarts lov

Et kvantitativt uttrykk for magnetisk induksjon som et resultat av generalisering av eksperimentelle data ble etablert av Biot og Savart (figur 6). Ved å måle magnetfeltene til elektriske strømmer av forskjellige størrelser og former ved avbøyning av den magnetiske nålen, kom begge forskerne til den konklusjon at hvert strømelement skaper et magnetfelt i en viss avstand fra seg selv, hvis magnetiske induksjon er Δ B er direkte proporsjonal med lengden Δ l dette elementet, størrelsen på den flytende strømmen Jeg, sinusen til vinkelen α mellom retningen til strømmen og radiusvektoren som forbinder feltet av interesse for oss med et gitt strømelement, og er omvendt proporsjonal med kvadratet av lengden til denne radiusvektoren r:

Hvor K– koeffisient avhengig av mediets magnetiske egenskaper og av det valgte enhetssystemet.

I det absolutte praktiske rasjonaliserte systemet av enheter av ICSA

hvor µ 0 – magnetisk permeabilitet av vakuum eller magnetisk konstant i MCSA-systemet:

u0 = 4 x π x 10-7 (henry/meter);

Henry (gn) – induktansenhet; 1 gn = 1 ohm × sek.

µ – relativ magnetisk permeabilitet– dimensjonsløs koeffisient som viser hvor mange ganger den magnetiske permeabiliteten av dette materialet større enn den magnetiske permeabiliteten til vakuum.

Dimensjonen til magnetisk induksjon kan bli funnet ved hjelp av formelen

Volt-sekund kalles også Weber (wb):

I praksis er det en mindre enhet for magnetisk induksjon - gauss (gs):

Biot-Savarts lov tillater oss å beregne den magnetiske induksjonen til en uendelig lang rett leder:

Hvor EN– avstanden fra lederen til punktet der den magnetiske induksjonen bestemmes.

Magnetisk feltstyrke

Forholdet mellom magnetisk induksjon og produkt magnetiske permeabiliteterµ × µ 0 kalles magnetisk feltstyrke og er betegnet med bokstaven H:

B = H × µ × µ 0 .

Den siste ligningen relaterer to magnetiske størrelser: induksjon og magnetisk feltstyrke.

La oss finne dimensjonen H:

Noen ganger brukes en annen måleenhet for magnetisk feltstyrke - Oersted (eh):

1 eh = 79,6 EN/m ≈ 80 EN/m ≈ 0,8 EN/cm .

Magnetisk feltstyrke H, som magnetisk induksjon B, er en vektormengde.

En linje tangent til hvert punkt som faller sammen med retningen til den magnetiske induksjonsvektoren kalles magnetisk induksjonslinje eller magnetisk induksjonslinje.

Magnetisk fluks

Produktet av magnetisk induksjon av arealet vinkelrett på feltets retning (magnetisk induksjonsvektor) kalles fluks av den magnetiske induksjonsvektoren eller rett og slett magnetisk fluks og er betegnet med bokstaven F:

F = B × S .

Dimensjon magnetisk fluks:

det vil si at magnetisk fluks måles i volt-sekunder eller webers.

Den minste enheten for magnetisk fluks er Maxwell (mks):

1 wb = 108 mks.
1mks = 1 gs× 1 cm 2.

Video 1. Amperes hypotese

Video 2. Magnetisme og elektromagnetisme

Magnetiske felt, akkurat som elektriske, kan representeres grafisk ved hjelp av kraftlinjer. En magnetfeltlinje, eller magnetfeltinduksjonslinje, er en linje hvis tangent i hvert punkt sammenfaller med retningen til magnetfeltinduksjonsvektoren.

EN)	b)	V)

Ris. 1.2. Magnetiske feltlinjer likestrøm(EN),

sirkulær strøm (b), solenoid (c)

Magnetiske kraftlinjer, som elektriske linjer, krysser ikke hverandre. De er tegnet med en slik tetthet at antall linjer som krysser en overflateenhet vinkelrett på dem er lik (eller proporsjonal med) størrelsen på magnetfeltets magnetiske induksjon på et gitt sted.

I fig. 1.2, EN feltlinjene for likestrøm er vist, som er konsentriske sirkler, hvis sentrum er plassert på strømaksen, og retningen bestemmes av regelen til høyre skrue (strømmen i lederen er rettet mot leseren).

Magnetiske induksjonslinjer kan "avsløres" ved hjelp av jernspåner, som blir magnetisert i feltet som studeres og oppfører seg som små magnetiske nåler. I fig. 1.2, b magnetiske feltlinjer med sirkulær strøm er vist. Magnetfeltet til solenoiden er vist i fig. 1.2, V.

De magnetiske feltlinjene er lukket. Felt med lukkede kraftlinjer kalles virvelfelt. Det er åpenbart at magnetfeltet er et virvelfelt. Dette er den betydelige forskjellen mellom et magnetisk felt og et elektrostatisk.

I et elektrostatisk felt er kraftlinjene alltid åpne: de begynner og slutter ved elektriske ladninger. Magnetiske kraftlinjer har verken begynnelse eller slutt. Dette tilsvarer det faktum at det ikke finnes magnetiske ladninger i naturen.

1.4. Biot-Savart-Laplace-loven

Franske fysikere J. Biot og F. Savard utførte en studie i 1820 av magnetiske felt skapt av strømmer som strømmer gjennom tynne ledninger ulike former. Laplace analyserte de eksperimentelle dataene innhentet av Biot og Savart og etablerte et forhold som ble kalt Biot-Savart-Laplace-loven.

I henhold til denne loven kan magnetfeltinduksjonen til enhver strøm beregnes som en vektorsum (superposisjon) av magnetfeltinduksjonene skapt av individuelle elementære deler av strømmen. For magnetfeltinduksjon, skapt av elementet nåværende lengde , Laplace fikk formelen:

, (1.3)

hvor er en vektor, modulo lik lengden av lederelementet og sammenfallende i retning med strømmen (fig. 1.3); – radiusvektor trukket fra elementet til punktet der det bestemmes; – modul til radiusvektoren.

Et magnetfelt er en spesiell form for materie som skapes av magneter, ledere med strøm (bevegende ladede partikler) og som kan detekteres ved interaksjon av magneter, ledere med strøm (bevegende ladede partikler).

Ørsteds erfaring

De første eksperimentene (utført i 1820) som viste at det er en dyp sammenheng mellom elektriske og magnetiske fenomener, var eksperimentene til den danske fysikeren H. Oersted.

En magnetisk nål plassert nær en leder roterer gjennom en viss vinkel når strømmen i lederen er slått på. Når kretsen åpnes, går pilen tilbake til sin opprinnelige posisjon.

Fra erfaringen til G. Oersted følger det at det er et magnetfelt rundt denne lederen.

Amperes erfaring
To parallelle ledere, som en elektrisk strøm flyter gjennom, samhandler med hverandre: de tiltrekker seg hvis strømmene er i samme retning, og frastøter hvis strømmene er i motsatt retning. Dette skjer på grunn av samspillet mellom magnetiske felter som oppstår rundt lederne.

Egenskaper til magnetfelt

1. Materielt sett, dvs. eksisterer uavhengig av oss og vår kunnskap om det.

2. Laget av magneter, ledere med strøm (bevegende ladede partikler)

3. Detektert av samspillet mellom magneter, ledere med strøm (bevegende ladede partikler)

4. Virker på magneter, strømførende ledere (bevegende ladede partikler) med en viss kraft

5. Det er ingen magnetiske ladninger i naturen. Det er umulig å skille den nordlige og sydpol s og få en kropp med en stang.

6. Grunnen til at kropper har magnetiske egenskaper ble funnet av den franske vitenskapsmannen Ampere. Ampere la frem konklusjonen - magnetiske egenskaper av enhver kropp bestemmes av lukket elektriske strømmer inni det.

Disse strømmene representerer bevegelsen av elektroner rundt baner i et atom.

Hvis planene som disse strømmene sirkulerer i er plassert tilfeldig i forhold til hverandre på grunn av den termiske bevegelsen til molekylene som utgjør kroppen, blir deres interaksjoner gjensidig kompensert og kroppen viser ingen magnetiske egenskaper.

Og omvendt: hvis planene der elektronene roterer er parallelle med hverandre og retningene til normalene til disse planene faller sammen, så forsterker slike stoffer det ytre magnetfeltet.

7. Magnetiske krefter virker i et magnetfelt i visse retninger, som kalles magnetiske kraftlinjer. Med deres hjelp kan du enkelt og tydelig vise magnetfeltet i et bestemt tilfelle.

For å kunne skildre magnetfeltet mer nøyaktig, ble det enighet om at på de stedene hvor feltet er sterkere, skulle feltlinjene vises tettere, dvs. nærmere venn til venn. Og omvendt, på steder hvor feltet er svakere, vises færre feltlinjer, dvs. sjeldnere lokalisert.

8. Magnetfeltet karakteriseres av den magnetiske induksjonsvektoren.

Den magnetiske induksjonsvektoren er en vektormengde som karakteriserer magnetfeltet.

Retningen til den magnetiske induksjonsvektoren faller sammen med retningen til nordpolen til den frie magnetiske nålen ved et gitt punkt.

Retningen til feltinduksjonsvektoren og strømstyrken I er relatert til "rett skrue (gimlet) regel":

hvis du skruer inn en gimlet i retning av strømmen i lederen, vil retningen på bevegelseshastigheten til enden av håndtaket på et gitt punkt falle sammen med retningen til den magnetiske induksjonsvektoren på dette punktet.

Temaer Unified State Exam-kodifiserer : interaksjon av magneter, magnetfelt til en leder med strøm.

De magnetiske egenskapene til materie har vært kjent for mennesker i lang tid. Magneter fikk navnet sitt fra den eldgamle byen Magnesia: i dens nærhet var det et utbredt mineral (senere kalt magnetisk jernmalm eller magnetitt), hvorav deler tiltrakk seg jerngjenstander.

Magnetinteraksjon

På to sider av hver magnet er det Nordpolen Og sydpol. To magneter tiltrekker hverandre motsatte poler og blir frastøtt med samme navn. Magneter kan virke på hverandre selv gjennom et vakuum! Alt dette ligner imidlertid samspillet mellom elektriske ladninger samspillet mellom magneter er ikke elektrisk. Dette er bevist av følgende eksperimentelle fakta.

Magnetisk kraft svekkes når magneten varmes opp. Styrken på samspillet mellom punktladninger avhenger ikke av deres temperatur.

Den magnetiske kraften svekkes hvis magneten ristes. Ingenting slikt skjer med elektrisk ladede kropper.

Positivt elektriske ladninger kan skilles fra negative (for eksempel under elektrifisering av kropper). Men det er umulig å skille polene til en magnet: hvis du kutter en magnet i to deler, vises poler også på kuttestedet, og magneten deler seg i to magneter med motsatte poler i endene (orientert på nøyaktig samme måte som polene til den originale magneten).

Så magneter Alltid bipolare, de eksisterer bare i formen dipoler. Isolerte magnetiske poler (kalt magnetiske monopoler- analoger av elektrisk ladning) eksisterer ikke i naturen (i alle fall er de ennå ikke oppdaget eksperimentelt). Dette er kanskje den mest slående asymmetrien mellom elektrisitet og magnetisme.

Som elektrisk ladede kropper virker magneter på elektriske ladninger. Imidlertid virker magneten bare på flytte lade; hvis ladningen er i ro i forhold til magneten, observeres ikke effekten av magnetisk kraft på ladningen. Tvert imot, et elektrifisert organ handler på enhver ladning, uansett om den er i ro eller i bevegelse.

I henhold til moderne konsepter for kortdistanseteori, utføres interaksjonen mellom magneter gjennom magnetfelt En magnet skaper nemlig et magnetfelt i det omkringliggende rommet, som virker på en annen magnet og forårsaker en synlig tiltrekning eller frastøting av disse magnetene.

Et eksempel på en magnet er magnetisk nål kompass. Ved hjelp av en magnetisk nål kan du bedømme tilstedeværelsen av et magnetfelt i et gitt område av rommet, samt retningen til feltet.

Jorden vår er en gigantisk magnet. Ikke langt fra nord geografisk pol Jordens magnetiske sørpol er lokalisert. Derfor peker den nordlige enden av kompassnålen, som vender mot den sørlige magnetiske polen til jorden, mot geografisk nord. Det er her navnet "nordpolen" til en magnet kom fra.

Magnetiske feltlinjer

Det elektriske feltet, husker vi, studeres ved bruk av små testladninger, ved hvilken effekt man kan bedømme feltets størrelse og retning. Analogen til en testladning i tilfelle av et magnetfelt er en liten magnetisk nål.

For eksempel kan du få litt geometrisk innsikt i magnetfeltet ved å plassere veldig små kompassnåler på forskjellige steder i rommet. Erfaring viser at pilene vil stille seg opp langs bestemte linjer - de såkalte magnetiske feltlinjer. La oss definere dette konseptet i form av de følgende tre punktene.

1. Magnetiske feltlinjer, eller magnetiske kraftlinjer, er rettede linjer i rommet som har følgende egenskap: en liten kompassnål plassert i hvert punkt på en slik linje er orientert tangent til denne linjen.

2. Retningen til den magnetiske feltlinjen anses å være retningen til de nordlige endene av kompassnålene plassert på punkter på denne linjen.

3. Jo tettere linjene er, desto sterkere er magnetfeltet i et gitt område i rommet..

Jernspon kan med hell fungere som kompassnåler: i et magnetfelt blir små spåner magnetisert og oppfører seg nøyaktig som magnetiske nåler.

Så, ved å helle jernspon rundt en permanent magnet, vil vi se omtrent følgende bilde av magnetiske feltlinjer (fig. 1).

Ris. 1. Permanent magnetfelt

Nordpolen til en magnet er angitt med fargen blå og bokstaven ; sørpolen - i rødt og bokstaven . Vær oppmerksom på at feltlinjene forlater nordpolen til magneten og går inn i sørpolen: det er tross alt mot magnetens sørpol at nordenden av kompassnålen vil bli rettet.

Ørsteds erfaring

Til tross for at elektriske og magnetiske fenomener har vært kjent for folk siden antikken, er det ingen sammenheng mellom dem i lang tid ble ikke observert. I flere århundrer foregikk forskningen på elektrisitet og magnetisme parallelt og uavhengig av hverandre.

Det bemerkelsesverdige faktum at elektriske og magnetiske fenomener faktisk er relatert til hverandre ble først oppdaget i 1820 - i det berømte eksperimentet til Oersted.

Diagrammet av Oersteds eksperiment er vist i fig. 2 (bilde fra nettstedet rt.mipt.ru). Over den magnetiske nålen (og er nord- og sørpolen til nålen) er det en metallleder koblet til en strømkilde. Hvis du lukker kretsen, dreier pilen vinkelrett på lederen!
Dette enkle eksperimentet indikerte direkte forholdet mellom elektrisitet og magnetisme. Eksperimentene som fulgte Oersteds eksperiment etablerte følgende mønster: magnetfelt genereres av elektriske strømmer og virker på strømmer.

Ris. 2. Oersteds eksperiment

Mønsteret av magnetfeltlinjer generert av en strømførende leder avhenger av formen på lederen.

Magnetisk felt av en rett ledning som fører strøm

De magnetiske feltlinjene til en rett ledning som fører strøm er konsentriske sirkler. Sentrene til disse sirklene ligger på ledningen, og deres plan er vinkelrett på ledningen (fig. 3).

Ris. 3. Felt til en rett ledning med strøm

Det er to alternative regler for å bestemme retningen til magnetiske feltlinjer fremover.

Regel med klokken. Feltlinjene går mot klokken hvis man ser slik at strømmen går mot oss.

Skrue regel(eller gimlet regel, eller korketrekker regel- dette er noe nærmere noen ;-)). Feltlinjene går der du skal rotere skruen (med vanlig høyregjenger) slik at den beveger seg langs gjengen i retning av strømmen.

Bruk den regelen som passer deg best. Det er bedre å venne seg til klokka-regelen - du vil senere se selv at den er mer universell og enklere å bruke (og så husk den med takknemlighet i det første året, når du studerer analytisk geometri).

I fig. 3 noe nytt har dukket opp: dette er en vektor kalt magnetisk feltinduksjon, eller magnetisk induksjon. Den magnetiske induksjonsvektoren er analog med vektoren for elektrisk feltstyrke: den tjener kraftkarakteristikk magnetisk felt, som bestemmer kraften som magnetfeltet virker på bevegelige ladninger.

Vi vil snakke om krefter i et magnetfelt senere, men foreløpig vil vi bare merke oss at størrelsen og retningen til magnetfeltet bestemmes av den magnetiske induksjonsvektoren. Ved hvert punkt i rommet er vektoren rettet i samme retning som den nordlige enden av kompassnålen plassert i dette punktet, nemlig tangent til feltlinjen i retning av denne linjen. Magnetisk induksjon måles i Tesla(Tl).

Som for det elektriske feltet, gjelder følgende for magnetfeltinduksjonen: superposisjonsprinsipp. Det ligger i det faktum at induksjon av magnetiske felt skapt ved et gitt punkt forskjellige strømninger, legg sammen vektorielt og gi den resulterende vektoren for magnetisk induksjon:.

Magnetfelt til en spole med strøm

Tenk på en sirkulær spole som en likestrøm sirkulerer gjennom. Vi viser ikke kilden som skaper strømmen i figuren.

Bildet av feltlinjene i vår tur vil ha ca neste visning(Fig. 4).

Ris. 4. Felt til en spole med strøm

Det vil være viktig for oss å kunne fastslå hvilket halvrom (i forhold til spolens plan) magnetfeltet er rettet inn. Igjen har vi to alternative regler.

Regel med klokken. Feltlinjene går dit og ser fra hvor strømmen ser ut til å sirkulere mot klokken.

Skrue regel. Feltlinjene går der skruen (med normal høyregjenger) vil bevege seg hvis den dreies i retning av strømmen.

Som du kan se, endrer strømmen og feltet roller - sammenlignet med formuleringen av disse reglene for tilfellet med likestrøm.

Magnetfelt til en strømspole

Spole Det vil fungere hvis du vikler ledningen tett, snur for å snu, til en tilstrekkelig lang spiral (fig. 5 - bilde fra en.wikipedia.org). Spolen kan ha flere titalls, hundrevis eller til og med tusenvis av svinger. Spolen kalles også solenoid.

Ris. 5. Spole (solenoid)

Magnetfeltet til en sving, som vi vet, ser ikke veldig enkelt ut. Enger? individuelle omdreininger av spolen er lagt over hverandre, og det ser ut til at resultatet skulle være et veldig forvirrende bilde. Dette er imidlertid ikke slik: feltet til en lang spole har en uventet enkel struktur (fig. 6).

Ris. 6. nåværende spolefelt

I denne figuren flyter strømmen i spolen mot klokken sett fra venstre (dette vil skje hvis den høyre enden av spolen i fig. 5 er koblet til "pluss" til strømkilden, og venstre ende til " minus"). Vi ser at magnetfeltet til spolen har to karakteristiske egenskaper.

1. Inne i spolen, langt fra kantene, er magnetfeltet homogen: ved hvert punkt er den magnetiske induksjonsvektoren den samme i størrelse og retning. Feltlinjer er parallelle rette linjer; de bøyer seg bare nær kantene på spolen når de kommer ut.

2. Utenfor spolen er feltet nær null. Jo flere svinger i spolen, jo svakere felt utenfor henne.

Merk at en uendelig lang spole ikke slipper feltet utover i det hele tatt: det er ikke noe magnetfelt utenfor spolen. Inne i en slik spole er feltet jevnt overalt.

Minner deg ikke om noe? En spole er den "magnetiske" analogen til en kondensator. Du husker at en kondensator skaper et jevnt elektrisk felt inne i seg selv, hvis linjer bøyer seg bare nær kantene på platene, og utenfor kondensatoren er feltet nær null; en kondensator med uendelige plater slipper ikke feltet til utsiden i det hele tatt, og feltet er ensartet overalt inni det.

Og nå - den viktigste observasjonen. Sammenlign bildet av magnetfeltlinjene utenfor spolen (fig. 6) med magnetfeltlinjene i fig. 1 . Det er det samme, er det ikke? Og nå kommer vi til et spørsmål som sannsynligvis har dukket opp i tankene dine i lang tid: hvis et magnetfelt genereres av strømmer og virker på strømmer, hva er da årsaken til utseendet til et magnetfelt nær en permanent magnet? Tross alt ser ikke denne magneten ut til å være en leder med strøm!

Amperes hypotese. Elementære strømmer

Først trodde man at samspillet mellom magneter ble forklart av spesielle magnetiske ladninger konsentrert ved polene. Men, i motsetning til elektrisitet, kunne ingen isolere den magnetiske ladningen; tross alt, som vi allerede har sagt, var det ikke mulig å få nord- og sørpolene til en magnet separat - polene er alltid til stede i en magnet i par.

Tvilen om magnetiske ladninger ble forverret av Oersteds eksperiment, da det viste seg at magnetfeltet genereres av elektrisk strøm. Dessuten viste det seg at for enhver magnet er det mulig å velge en leder med en strøm av passende konfigurasjon, slik at feltet til denne lederen faller sammen med magnetfeltet.

Ampere la frem en dristig hypotese. Det er ingen magnetiske ladninger. Virkningen til en magnet forklares av lukkede elektriske strømmer inne i den.

Hva er disse strømmene? Disse elementære strømmer sirkulere inne i atomer og molekyler; de er assosiert med bevegelse av elektroner langs atombaner. Magnetfeltet til ethvert legeme består av magnetfeltene til disse elementære strømmene.

Elementærstrømmer kan være tilfeldig plassert i forhold til hverandre. Da blir feltene deres gjensidig kansellert, og kroppen viser ikke magnetiske egenskaper.

Men hvis de elementære strømmene er ordnet på en koordinert måte, så forsterker feltene deres hverandre. Kroppen blir en magnet (fig. 7; magnetfeltet vil rettes mot oss; magnetens nordpol vil også rettes mot oss).

Ris. 7. Elementære magnetstrømmer

Amperes hypotese om elementære strømmer klargjorde egenskapene til magneter Oppvarming og risting av en magnet ødelegger rekkefølgen på dens elementære strømmer, og de magnetiske egenskapene svekkes. Uatskilleligheten til magnetens poler har blitt åpenbar: på punktet der magneten kuttes, får vi de samme elementære strømmene i endene. Evnen til et legeme til å magnetiseres i et magnetfelt forklares av den koordinerte justeringen av elementære strømmer som "snuer" riktig (les om rotasjonen av en sirkulær strøm i et magnetfelt i neste ark).

Amperes hypotese viste seg å være sann – dette viste seg videre utvikling fysikk. Ideer om elementære strømninger ble en integrert del av teorien om atomet, utviklet allerede på det tjuende århundre - nesten hundre år etter Amperes strålende gjetning.