§ 4.2. Магнитное поле токов

Движущиеся заряды образуют электрический ток. Следовательно, магнитное поле — это поле, создаваемое электрическим током. Оно осуществляет взаимодействие электрических токов.

Взаимодействие токов

Наблюдать магнитное взаимодействие токов несложно. Надо взять два гибких проводника, укрепить их вертикально и присоединить к источнику тока (рис. 4.4). Заметного притяжения или отталкивания не обнаружится, так как при ЭДС источника в несколько вольт и малой электроемкости проводников заряды проводников слишком малы. Кулоновские силы не проявляются. Но если другие концы проводников соединить так, чтобы в проводниках возникли токи противоположного направления, то проводники начнут отталкиваться, (рис. 4.5). В случае токов одного направления между проводниками возникают силы притяжения (рис. 4.6).

силы притяжения

При изменении направления тока в одном из проводников притяжение между проводниками сменяется отталкиванием, и наоборот. Опыт показывает, что если ток идет только по одному проводнику, то силы взаимодействия между проводниками отсутствуют (рис. 4.7). Точно так же не обнаружится взаимодействия, если один из проводов свит из двух, по которым одинаковые токи текут в противоположных направлениях (рис. 4.8). Такой провод не оказывает влияния на магнитную стрелку, расположенную вблизи него. Другими словами, можно сказать, что близко расположенные равные, но противоположно направленные токи ведут себя так же, как проводник, в котором тока нет: они не обнаруживают магнитного действия.

Магнитное поле

Согласно теории близкодействия токи не могут непосредственно действовать друг на друга. Подобно тому как в пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным.

Каждый элемент тока в одном из проводников создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на все элементы тока во втором проводнике.

Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами.

Что же такое магнитное поле? Как и в случае электрического поля, ответить на этот вопрос можно так:

во-первых, поле материально: оно существует независимо от нас, от наших знаний о нем;

во-вторых, оно обладает определенными свойствами, которые могут быть найдены экспериментально.

Основные свойства магнитного поля таковы: магнитное поле порождается током (движущимися зарядами) и обнаруживается по действию на ток (движущиеся заряды). О других свойствах поля будет рассказано в дальнейшем.

Для того чтобы описать магнитные взаимодействия токов количественно, нужно решить три задачи:

1. Ввести величину, количественно характеризующую магнитное поле.

2. Установить закон, определяющий распределение магнитного поля в пространстве в зависимости от тока.

3. Найти выражение для силы, действующей на ток со стороны магнитного поля.

Сначала мы займемся решением первой задачи.

Окончание параграфа >>>