§ 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 електричного струму в провіднику без амперметра можна за його магнітною дією, піднісши до нього магнітну стрілку або компас: якщо стрілка відхиляється, то в провіднику тече струм. Також проходження струму можна виявити за тепловою дією (провідник нагрівається під час роботи) або за світловою дією (якщо в коло послідовно під’єднана індикаторна лампочка, яка починає світитися).

ПЕРЕВІРТЕ СЕБЕ

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

Напрям струму в провіднику йде від позитивного полюса джерела до негативного, тобто зліва направо. За правилом правої руки, якщо спрямувати великий палець правої руки вздовж напрямку струму (праворуч), то чотири зігнуті пальці вкажуть напрям ліній магнітного поля: якщо дивитися на провідник уздовж напрямку струму (зліва направо), лінії будуть спрямовані за годинниковою стрілкою (над провідником вони напрямлені до спостерігача, під провідником — від спостерігача).

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 проти годинникової стрілки, то за правилом правої руки (або правилом свердлика) струм у провіднику напрямлений до спостерігача (перпендикулярно до площини малюнка). У перерізі провідника цей напрямок позначають крапкою «•» всередині кружечка.

ПЕРЕВІРТЕ СЕБЕ

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

Напрямок ліній магнітного поля прямого провідника зі струмом визначається за правилом правої руки (або правилом свердлика). Оскільки на малюнку напрямок струму в горизонтальному провіднику не вказано явно, результат залежатиме від цього напрямку:

1. Якщо струм у провіднику напрямлений ліворуч:

• У точці А (під провідником) магнітне поле напрямлене до нас (перпендикулярно до площини малюнка). Магнітна стрілка встановиться перпендикулярно до провідника, повернувшись північним полюсом (N) до нас, а південним (S) — від нас.
• У точці В (над провідником) магнітне поле напрямлене від нас (перпендикулярно до площини малюнка). Магнітна стрілка встановиться перпендикулярно до провідника, повернувшись північним полюсом (N) від нас, а південним (S) — до нас.

2. Якщо струм у провіднику напрямлений праворуч:

• У точці А (під провідником) магнітне поле напрямлене від нас (перпендикулярно до площини малюнка). Магнітна стрілка встановиться перпендикулярно до провідника, повернувшись північним полюсом (N) від нас, а південним (S) — до нас.
• У точці В (над провідником) магнітне поле напрямлене до нас (перпендикулярно до площини малюнка). Магнітна стрілка встановиться перпендикулярно до провідника, повернувшись північним полюсом (N) до нас, а південним (S) — від нас.

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.

Для визначення полюсів джерела струму скористаємося правилом правої руки (або правилом свердлика):

1. На малюнку 4.9 лінія магнітного поля (червоне коло) спрямована за годинниковою стрілкою (якщо дивитися на провідник зверху, стрілка на ближній до нас частині кола вказує ліворуч).
2. За правилом свердлика, якщо обертати ручку свердлика за годинниковою стрілкою, його поступальний рух буде спрямований вниз. Це означає, що струм у вертикальному провіднику проходить зверху вниз.
3. Оскільки електричний струм тече від додатного полюса (+) джерела струму до від’ємного (-), струм, який проходить зверху вниз, свідчить про те, що верхній кінець провідника під’єднано до додатного полюса, а нижній кінець провідника під’єднано до від’ємного полюса.