Магнитное поле. Силовые линии магнитного поля

Провод с током и постоянный магнит действуют на магнитную стрелку посредством магнитного поля, которое окружает все постоянные магниты и проводники с током. Именно благодаря магнитному полю провод с током и постоянный магнит действуют на магнитную стрелку, другие тела из магнитного материала или проводники с током. Поскольку каждый проводник с током всегда окружен магнитным полем, то говорят, что электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга. Как известно, электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц. Следовательно, магнитное поле окружает все движущиеся электрически заряженные частицы. Вокруг неподвижных заряженных частиц магнитного поля нет. Их окружает только электрическое поле. А движущиеся заряженные частицы окружены и электрическим, и магнитным полем.

Человек своими органами чувств магнитного поля не ощущает. Оно также не действует, например, на предметы из дерева, резины и пластмассы. Чтобы установить наличие магнитного поля или исследовать его, приходится использовать средства, на которые оно действует.

Наличие магнитного поля можно установить при помощи уравновешенной на острие магнитной стрелки, которая поворачивается в магнитном поле в строго определенное положение. Например, расположенные вблизи северного полюса прямого магнита магнитные стрелки поворачиваются своими южными полюсами к северному полюсу прямого магнита. Говорят, что магнитная стрелка ориентируется в магнитном поле.

Магнитная стрелка принимает в магнитном поле определенное положение.

В магнитном поле на все тела из магнитных материалов и проводники с током действует сила. Так как полюсы магнитной стрелки разноименны, то на один полюс помещенной в магнитное поле стрелки действует сила притяжения, а на другой – сила отталкивания. Под действием этих двух сил находящаяся на острие магнитная стрелка поворачивается и принимает строго определенное положение.

По положению магнитной стрелки определяется направление магнитного поля. По договоренности, направлением магнитного поля считается направление, которое указывает северный полюс ориентированной в магнитном поле магнитной стрелки.

Направление магнитного поля (обозначено стрелкой) указывает северный полюс ориентированной в магнитном поле магнитной стрелки.

Магнитные стрелки, расположенные вблизи полюса прямого магнита, хотя и поворачиваются одним концом к магниту, но все они занимают разное положение относительно друг друга (см. выше первый рисунок). Оказывается, в разных точках магнитного поля направление магнитного поля различно.

Чтобы получить представление о магнитном поле в разных точках, магнитные поля стали представлять графически с помощью силовых линий магнитного поля. Силовых линий магнитного поля в действительности не существует.

Но эти воображаемые линии можно «сделать видимыми» при помощи мелких железных опилок. Опилки в магнитном поле намагничиваются и превращаются в маленькие магнитные стрелки, которые, ориентируясь в магнитном поле, образуют линии. При этом ось каждой маленькой стрелочки располагается параллельно направлению магнитного поля. Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называются силовыми линиями магнитного поля.

Силовые линии магнитного поля вокруг прямолинейного проводника с током можно наблюдать, поставив следующий опыт. В отверстие, сделанное в гладком куске картона, вставлен прямолинейный проводник из толстой проволоки. Картон расположен горизонтально, а проводник вертикально. На картон насыпаны железные опилки.

Установка для опыта по наблюдению силовых линий магнитного поля прямолинейного проводника с током.

Если соединить концы проводника с источником тока, в проводнике возникнет ток, а вокруг него – магнитное поле. Железные опилки расположатся вокруг прямолинейного проводника с током в виде окружностей разного радиуса.

Опыт с железными опилками. Силовые линии магнитного поля прямолинейного проводника с током – это замкнутые кривые в форме окружностей.

Как известно, у окружности нет ни начала, ни конца. Окружность – замкнутая кривая. Следовательно, силовые линии магнитного поля прямолинейного проводника с током – это замкнутые кривые. Они не пересекаются между собой ни в одной точке, и через каждую точку магнитного поля проходит только одна силовая линия.

Силовые линии магнитного поля прямолинейного проводника с током будут иметь точно такой же вид, если переместить картон выше или ниже по проводнику. Опыт можно проделать даже с каким-либо другим прямолинейным проводником и совсем в другом месте – форма силовых линий от этого не изменится. Силовые линии такой формы свойственны магнитным полям, окружающим любой прямолинейный проводник с током.

Силовые линии магнитного поля полосового магнита имеют другую форму.

Силовые линии магнитного поля прямого магнита. Направление силовых линий можно определить при помощи магнитных стрелок.

Но силовые линии магнитных полей всех полосовых магнитов по форме одинаковые.

Независимо от формы проводника с током или постоянного магнита, общим признаком силовых линий магнитного поля является то, что силовые линии магнитного поля – всегда замкнутые кривые. Метод графического изображения магнитных полей разработал английский физик Майкл Фарадей.

Направление силовой линии можно определить с помощью магнитной стрелки. Для этого надо на силовые линии поместить несколько магнитных стрелок, ориентация которых покажет направление силовых линий.

Силовые линии магнитного поля прямого магнита. Направление силовых линий можно определить при помощи магнитных стрелок.