§ 4. Дослід Ерстеда. Магнітне поле провідника зі струмом

• Назад до змісту

ВСТУПНЕ ЗАПИТАННЯ

Що з ними сталося?

Внаслідок удару блискавки, яка є потужним електричним розрядом, виникло сильне магнітне поле, а також пройшов сильний електричний струм через металеві деталі корабля й стрілки компасів. Це призвело до перемагнічування магнітних стрілок усіх трьох компасів, через що вони втратили правильну орієнтацію в магнітному полі Землі й почали показувати різні та неправильні напрямки.

ПОМІРКУЙТЕ І ДАЙТЕ ВІДПОВІДЬ

1. Які дії струму проявляються під час його проходження в провіднику? А яку з них спостерігав Ерстед під час свого експерименту?

Під час проходження електричного струму в провіднику виявляються теплова, магнітна, хімічна та світлова дії. Ганс-Крістіан Ерстед під час свого експерименту спостерігав магнітну дію струму, яка виявилася у відхиленні та орієнтуванні магнітної стрілки під провідником.

2. Як можна дізнатися, чи проходить у провіднику електричний струм, не використовуючи амперметр?

Дізнатися про наявність струму можна за його магнітною дією, розмістивши поблизу провідника магнітну стрілку: у разі наявності струму вона відхилиться і встановиться перпендикулярно до провідника. Також проходження струму виявляють за його тепловою дією.

ПЕРЕВІРТЕ СЕБЕ

1. Визначте напрям ліній магнітного поля провідника зі струмом (мал. 4.6).

Згідно з малюнком 4.6, струм у провіднику напрямлений зліва направо (від «+» до «-»). За правилом правої руки (або правилом свердлика), лінії магнітного поля є замкненими концентричними колами навколо провідника. Якщо обхопити провідник правою рукою так, щоб великий палець вказував праворуч за напрямком струму, чотири зігнуті пальці вкажуть, що над провідником лінії напрямлені від нас, а під провідником — до нас (напрямок обертання за годинниковою стрілкою при погляді зліва вздовж провідника).

2. На мал. 4.7 зображено напрям ліній магнітного поля провідника зі струмом. Визначте напрям струму в провіднику, що показаний сірим кружечком (переріз провідника).

Оскільки лінії магнітного поля на малюнку спрямовані за годинниковою стрілкою, то за правилом правої руки (або правилом свердлика) струм у провіднику напрямлений у напрямлений у площину рисунка, від нас.

3. На мал. 4.8 зображено провідник зі струмом. Як розташується магнітна стрілка, поміщена в точку А? У точку В?

Напрямок ліній магнітного поля навколо прямого провідника зі струмом визначається за правилом правої руки (або свердлика): якщо великий палець правої руки спрямувати за напрямком струму (праворуч), то чотири зігнуті пальці обхоплять провідник і вкажуть напрямок магнітних ліній.

Магнітна стрілка завжди орієнтується вздовж ліній магнітного поля, а її північний полюс ($N$) вказує напрямок вектора магнітної індукції.

• У точці A (під провідником): лінії магнітного поля спрямовані вглиб рисунка (від спостерігача). Магнітна стрілка встановиться перпендикулярно до площини рисунка північним полюсом ($N$) від спостерігача (а південним $S$ — до спостерігача).
• У точці B (над провідником): лінії магнітного поля спрямовані з рисунка (до спостерігача). Магнітна стрілка встановиться перпендикулярно до площини рисунка північним полюсом ($N$) до спостерігача (а південним $S$ — від спостерігача).

4. Чи взаємодіють між собою проводи тролейбусної лінії, якщо по них проходить постійний струм? Якщо так, то яким чином? Відповідь обґрунтуйте.

Так, проводи тролейбусної лінії взаємодіють між собою. Тролейбусна лінія складається з двох паралельних контактних проводів, через які замикається електричне коло (по одному проводу струм тече від підстанції до тролейбуса, а по іншому повертається назад), тому струми в них проходять у протилежних напрямках. Згідно з законом магнітної взаємодії провідників зі струмом, якщо у двох паралельних провідниках струми проходять у протилежних напрямках, то ці провідники відштовхуються. Таким чином, проводи тролейбусної лінії відштовхуються один від одного внаслідок магнітної взаємодії.

5. На мал. 4.9 зображено напрям лінії магнітного поля прямого провідника зі струмом. Визначте, який кінець провідника під’єднано до додатного полюса джерела струму, а який — до від’ємного.

За правилом свердлика (правої руки), обертання за годинниковою стрілкою відповідає руху струму від спостерігача — тобто зліва направо ($\rightarrow$).

Правильне підключення полюсів джерела струму:

• Лівий кінець провідника під’єднано до додатного полюса (+).
• Правий кінець провідника під’єднано до від’ємного полюса (-).