Что такое магнитное действие тока

Магнитное действие тока (электромагнетизм).

При наличии в проводнике тока, вокруг него возникает магнитное поле. Если проводник с током пропустить через лист бумаги с насыпанными на него стальными опилками, то опилки расположатся вокруг проводника по окружности. Магнитное поле существует только в то время, когда по проводнику пропущен ток. Если изменить направление тока в проводнике, то направление магнитных силовых линий изменится на обратное. Это можно определить при помощи легкой магнитной стрелки (например, от компаса). Направление магнитных силовых линий магнитного поля вокруг проводника с током можно определить по правилу «буравчика». «Если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения рукоятки буравчика покажет направление магнитных силовых линий магнитного поля вокруг проводника с током».

Силовые линии магнитного поля располагаются в плоскостях перпендикулярных проводнику и имеют форму концентрических окружностей.

Направление силовых линий магнитного поля вокруг проводника с током можно определить, например, «правилом буравчика» . т.е. – «если буравчик ввинчивать по направлению тока, то рукоятка будет вращаться по направлению силовых линий магнитного поля».

Если проводник изогнуть в форме кольца и по данному кольцу пропустить ток, то все магнитные силовые линии внутри кольца будут направлены в одну сторону, а вне кольца в противоположную.

Если намотать несколько витков проводника в одну сторону, то получится катушка. И по этой катушке пропустить ток, то вокруг неё так же образуется магнитное поле, по форме полностью совпадающее с магнитным полем прямолинейного магнита.

Направление силовых линий магнитного поля зависит от направления тока.

Число магнитных силовых линий катушки тем больше, чем большее число витков имеет катушка и чем больший ток по ней протекает. Для определения полюсов катушки (соленоида) существует правило: если взять катушку в правую руку так, чтобы пальцы совпадали с направлением тока, то отставленный большой палец покажет направление магнитного поля внутри катушки, т.е. северный полюс.

Если внутрь катушки поместить стальной сердечник (ферромагнетик), то он будет значительно усиливать начальное значение магнитного потока, и значит усиливать силу притяжения. Магнитный поток в стали образуется значительно легче, чем в воздухе, поэтому в электрических машинах и аппаратах все участки, несущие магнитные потоки, изготавливаются из чугуна или стали.

Катушка со стальным сердечником — это электромагнит.

После размыкания цепи и исчезновения тока в катушке электромагнита, магнитные свойства сердечника не исчезают совершенно, в нем остается некоторый магнетизм, называемый остаточным.

§ 114. Магнитное действие электрического тока. Простей­шие электрические и магнитные явления известны людям с очень давних времен.

По-видимому, уже за 600 лет до н. э. греки знали, что магнит притягивает к себе железо, а натертый янтарь — легкие предметы, вроде солбминок и т. п. Однако различие между электрическими и магнитными притяжениями было еще не ясно; те и другие считались явлениями одной при­роды.

Четкое разграничение этих явлений — заслуга английского врача и естествоиспытателя Уильяма Гильберта (1544—1603), который в 1600 г. выпустил в свет книгу под названием «О магните, магнитных телах и большом магните—Земле». С этой книги, собственно, и начи­нается подлинно научное изучение электрических и магнитных явле­ний. Гильберт описал в своейжниге все свойства магнитов, которые в его эпоху были известны, а также изложил результаты собственных очень

важных опытов. Он указал на ряд существенных различий между элек­трическими и магнитными притяжениями и ввел слово «электричество».

Хотя после Гильберта различие между электрическими и магнит­ными явлениями было уже для всех неоспоримо ясно, тем не менее ряд фактов указывал на то, что при всем своем различии эти явления каким- то образом тесно и неразрывно связаны друг с другом. Наиболее бро­сающимися в глаза были факты намагничивания железных предметов и перемагничивания магнитных стрелок под влиянием молний. В своей работе «Гром и молния» французский физик Доминик Франсуа Араго (1786—1853) описывает, например, такой случай. «В июле 1681 г. ко­рабль «Королева», находившийся в сотне миль от берега, в открытом море, был поражен молнией, которая причинила значительные повреж­дения в мачтах, парусах и пр. Когда же наступила ночь, то по положе­нию звезд выяснилось, что из трех компасов, имевшихся на корабле, два, вместо того чтобы указывать на север, стали указывать на юг, а третий стал указывать на запад». Араго описывает также случай, когда молния, ударившая в дом, сильно намагнитила в нем стальные ножи, вилки и другие предметы.

В начале XVIII века было уже установлено, что мол­ния, по сути дела, представляет собой сильный электри­ческий ток, идущий через воздух; поэтому факты вроде описанных выше могли подсказать мысль, что всякий электрический ток обладает какими-то магнитными свой­ствами. Однако обнаружить на опыте эти свойства тока, и изучить их удалось только в 1820 г. датскому физику Гансу Христиану Эрстеду (1777—1851).

Основной опыт Эрстеда изображен на рис. 199. Над неподвижным проводом 1, расположенным вдоль мериди­ана, т. е. в направлении север — юг, подвешена на тонкой нити магнитная стрелка 2 (рис. 199, а). Стрелка, как из­вестно, устанавливается также приблизительно по линии север — юг, и поэтому она располагается примерно па­раллельно проводу. Но как только мы замкнем ключ и пустим ток по проводу 1, мы увидим, что магнитная стрелка поворачивается, стремясь установиться под прямым углом к нему, т. е. в плоскости, перпендикулярной к проводу (рис. 199, б). Этот фундаментальный опыт показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, дей­ствуют силы, вызывающие движение магнитной стрелки, т. е. силы, подобные тем, которые действуют вблизи ес- ‘ тественных и искусственных магнитов. Такие силы мы будем называть магнитными силами, так же как мы назы­ваем силы, действующие на электрические заряды, элект­рическими.

В гл. II мы ввели понятие электрического поля для обозначения того особого состояния пространства, которое проявляется в действиях, электрических сил. Точно так же мы будем называть магнитным полем то состояние

пространства, которое дает о себе знать действием магнит­ных сил. Таким образом, опыт Эрстеда доказывает, что в пространстве, окружающем электрический ток, возни­кают магнитные силы, т. е. создается магнитное поле.

Рис. 199. Опыт Эрстеда с магнитной стрелкой, обнаруживающий су­ществование магнитного поля тока: 1 — провод, 2 — магнитная стрел­ка, подвешенная параллельно проводу, 3 — батарея гальванических элементов, 4 — реостат, 5 — ключ

Первый вопрос, который поставил перед собой Эрстед после того, как он сделал свое замечательное открытие,

был таков: влияет ли вещество провода на создаваемое током магнитное поле? «Соединительный провод,— пишет Эрстед,— может состоять из нескольких проволок или металлических полос. Природа металла не меняет резуль­тата, разве только, пожалуй, в отношении величины 1 ).

С-одинаковым результатом мы пользовались проволоками из платины, золота, серебра, латуни и железа, а также оловянными и свинцовыми полисами и ртутью».

Все свои опыты Эрстед проводил с металлами, т. е. с проводниками, в которых проводимость, как мы теперь знаем, имеет электронный характер. Нетрудно, однако, осуществить опыт Эрстеда, заменив металлический провод трубкой с электролитом или трубкой, в которой проис­ходит разряд в газе. Такие опыты мы уже описали в § 40 (рис. 73) и видели, что хотя в этих случаях электрический ток обусловлен движением положительных и отрицатель­ных ионов, но действие его на магнитную стрелку то же, что и в случае тока в металлическом проводнике. Какова бы ни была природа проводника, по которому течет ток, вокруг проводника всегда создается магнитное поле, под влиянием которого стрелка поворачивается, стремясь стать перпендикулярно к направлению тока.

Таким образом, мы можем утверждать: вокруг всякого тока возникает магнитное тле. Об этом важнейшем свой­стве электрического тока мы уже упоминали (§ 40), когда говорили подробнее о других его действиях — тепловом и химическом.

Из трех свойств или проявлений электрического тока наиболее характерным является именно создание магнит­ного поля. Химические действия тока в одних проводни­ках — электролитах — имеют место, в других — метал­лах — отсутствуют. Выделяемое током тепло может быть при одном и том же токе больше или меньше в зависимости от сопротивления проводника. В сверхпроводниках воз­можно даже прохождение тока без выделения тепла (§ 49). Но магнитное тле — неотделимый спутник всякого элект­рического тока. Оно не зависит ни от каких специальных свойств того или иного проводника и определяется лишь силой и направлением тока. Большинство технических применений электричества также связано с наличием маг­нитного поля тока.

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад