Ток меняет магнитное действие
Включай ток и меняй его направление. Наблюдай ориентацию компаса справа от поперечного сечения провода.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Показан вклад прямого проводника, поле Земли не учитывается. При нулевом токе нет выделенного направления его поля; стрелка показана серой.
Опыт с магнитной стрелкой
Разместим проводник рядом с магнитной стрелкой. При отсутствии тока она ориентируется главным образом по полю Земли. При замыкании цепи стрелка отклоняется: ток в проводнике создаёт магнитное поле, которое действует на неё.
Если изменить направление тока, изменится направление его магнитного действия. Сам металлический провод без тока не объясняет наблюдаемое отклонение. Нужно отделять действие тока от возможной намагниченности материала.
Ток выключен
Наблюдаем исходное направление
Ток включён
Появляется дополнительное поле
Ток обращён
Меняется направление магнитного действия
Электрический ток создаёт магнитное поле.
Почему важно менять только направление тока?
Так можно показать связь направления магнитного действия именно с током, сохранив геометрию проводника и положение стрелки.
Электрическое и магнитное действия
Неподвижный электрический заряд создаёт электрическое поле. Направленно движущиеся заряды, то есть ток, связаны также с магнитным полем. В школьном опыте заряженная палочка и провод с током действуют на стрелку по-разному.
Заряженная палочка может притянуть нейтральную стрелку за счёт электрической поляризации независимо от её магнитных полюсов. Поэтому простое движение стрелки к палочке ещё не доказывает магнитного действия.
| Источник | Что исследуем |
|---|---|
| Неподвижная заряженная палочка | Электрическое действие |
| Провод с током | Магнитное действие тока |
| Постоянный магнит | Магнитное поле материала |
Для вывода о магнитном поле нужно отличать его действие от электрического притяжения.
Почему размагниченная металлическая стрелка тоже может притянуться к палочке?
Она может поляризоваться электрически. Это взаимодействие не требует постоянного магнита.
Модель катушки с магнитным сердечником
Катушка создаёт магнитное поле, когда по её проводу идёт ток.
Svjo · CC BY-SA 3.0 · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Компас с визирным зеркалом
Стрелка позволяет обнаружить изменение магнитного действия при включении тока.
Rob Cowie · Общественное достояние · Источник изображения
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
От тока к электромагниту
Провод можно свернуть в виток, а затем в катушку. Поля разных участков складываются, формируя магнитное действие, которое удобно усиливать и управлять им током. Направление тока определяет направление общего поля.
В модели включай и выключай ток, затем меняй его знак. При нулевом токе вклад проводника исчезает. Показано только его поле; магнитное поле Земли и случайные внешние поля в условную схему не включены.
Направленный перенос заряда
Электрический ток
Поле вокруг проводника
Магнитное действие
Катушка
Сложение действий витков
Управление током
Управление полем
Геометрия проводника позволяет организовать магнитное действие тока.
Пропадает ли всё магнитное поле в комнате после выключения катушки?
Нет. Исчезает вклад её тока, но остаются поле Земли и поля других источников.
Постоянные магниты: границы аналогии
Гипотеза Ампера связала магнетизм вещества с микроскопическими токами. Современное описание учитывает магнитные свойства электронов, включая их собственный магнитный момент, и взаимодействие в веществе.
Картинка множества маленьких ориентирующихся магнитов помогает понять намагничивание, но не означает наличие буквальных крошечных проводных катушек внутри каждого атома. В ненамагниченном образце отдельные области могут иметь магнитные свойства, которые в целом компенсируются.
Учебная аналогия
Малые магнитные моменты ориентируются
Граница аналогии
Атом не состоит из миниатюрных бытовых катушек
Микроскопические магнитные свойства вещества объясняют постоянный магнетизм.
Почему железо до намагничивания не обязательно действует как сильный магнит?
Вклады различных областей могут компенсироваться. Намагничивание меняет их согласованность и увеличивает суммарное поле.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 8 класс», § 30. Тема и содержание сверены с файлом «8 класс. Физика — § 30. поле тока.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.