Магнітне поле струму

Вивчення різноманітних магнітних явищ показало, що всюди, де є електричний струм, тобто електричні заряди, що знаходяться в русі, там є і магнітне поле струму.

Внаслідок того, що магнітне поле утворюється навколо провідника, коли в останньому з'являється струм, він часто розглядається як джерело освіти магнітного поля. В такому сенсі його називають "магнітне поле струму".

Його напрямок залежно від напряму електричного струму, навколо якого це поле виникає.

Факт існування магнітного поля близько провідника з електричним струмом можливо виявити декількома способами. Один з цих способів полягає у використанні залізних тирси. Потрапивши в магнітне поле струму, шматочки заліза, з яких складаються залізні ошурки, стають маленькими магнітними стрілочками. Кожна з цих стрілок в магнітному полі встановлюється так, що її вісь збігається з орієнтацією магнітного поля в тому місці, де вона знаходиться. За допомогою безлічі таких стрілок можна побачити, як змінюється напрямок сил, що діють в магнітному полі, при переході від однієї точки поля до іншої. Таке розташування в магнітному полі струму залізної тирси називають магнітним спектром.

Скористаємося магнітними тирсою і розглянемо магнітне поле прямого струму. Для цього припустимо провідник крізь лист картону, а на картон насиплемо тонким шаром залізні ошурки. Ми помітимо, що при пропущенні струму по провіднику тирса розташуються навколо нього по концентричних колах.

Лінії, за якими магнітне поле струму розпорядженні осі мініатюрних магнітних стрілок, називають його силовими лініями. За допомогою силових ліній дуже зручно зображувати графічно магнітні поля.

Силова лінія проводиться так, що дотична до неї в будь-якій її точці вказує напрямок сили, що діє в цій точці на північний полюс.

Ланцюжки, що утворюються в магнітному полі струму за допомогою залізної тирси, показують, яка форма силових ліній в магнітному полі.

Силові лінії в магнітному полі - це замкнуті криві навколо провідника. Зокрема, силові магнітні лінії прямого струму - це концентричні кола, центри яких знаходяться на лінії струму.

Щоб визначити спрямованість магнітних силових ліній у зв'язку зі спрямованістю струму, замість тирси потрібно скористатися магнітними стрілками. Оточивши ними провідник зі струмом, ми визначимо спрямованість силових ліній. Коли буде змінюватися орієнтація струму в провіднику на протилежний, магнітні стрілки повернуться на 180 °, що вказує на відповідну зміну напряму силових ліній поля.

Спрямованість силових ліній в магнітному полі пов'язана зі спрямованістю струму в провіднику простим правилом, запропонованим англійським вченим Максвеллом: якщо поступальний рух буравчика буде збігатися з спрямованістю струму в провіднику, то спрямованість обертання ручки буравчика при цьому збігається з напрямком силових ліній в магнітному полі, існуючому навколо провідника.

Це правило називається іноді правилом буравчика.

Візьмемо тепер провідник, зігнутий по колу, і, пропустивши по ньому струм, будемо знову спостерігати розташування тирси на картоні, встановленому перпендикулярно до площини кола. Ми виявимо, що магнітні силові лінії вже не є правильними колами, але і в цьому випадку всі лінії замкнуться, обійшовши провідник, по якому йде струм. Таким чином, магнітні силові лінії завжди замикаються навколо струму.

Поміщаючи в різні точки цього поля невеликі магнітні стрілки, можна визначити спрямованість силових ліній поля.

Правило гвинта застосовно, звичайно, і до кругового струму, однак у цьому випадку зручніше поміняти місцями напрямок струму і магнітного поля. Дійсно, якщо рукоять буравчика обертати по струму, то рух його вістря буде показувати, який напрямок має магнітне поле кругового струму.