Магнитное поле можно получить либо с помощью электрического тока, либо с помощью постоянных магнитов.

Глава 13

МАГНИТОСТАТИКА

Магнитные явления

Если по проводнику пропустить электрический ток, то магнитная стрелка, помещенная вблизи проводника, поворачивается.

Направление силы, действующей на стрелку, зависит от ее положения относительно проводника и от направления тока, протекающего по проводнику, а величина силы - от силы тока.

Впервые опыт по взаимодействию проводника с током и магнитной стрелки был поставлен датским физиком Эрстедом в 1820 г. и носит его имя.

Аналогичным образом на магнитную стрелку действует постоянный магнит. Здесь также сила воздействия на стрелку зависит от ориентации магнита, его свойств, расположения стрелки.

Проводник с током и постоянный магнит могут действовать с определенной силой не только на магнитную стрелку, но и на другой проводник с током или вращать рамку с током.

Взаимодействия проводников с током и постоянных магнитов носят название МАГНИТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ.

Магнитное поле можно получить либо с помощью электрического тока, либо с помощью постоянных магнитов.

Возникает вопрос: А В ЧЕМ ЖЕ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ ОТЛИЧИЕ МЕЖДУ ЭТИМИ СПОСОБАМИ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ?

Отвечая на поставленный вопрос, Ампер высказал предположение о том, что это отличие носит чисто внешний характер, а по сути отсутствует. Природа магнетизма едина, он порождается только движущимися зарядами.

Сущность гипотезы Ампера сводится к тому, что внутри постоянных магнитов циркулируют внутренние, или как он их называл, МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ТОКИ.

Сейчас мы знаем, что в состав атомов, являющихся " кирпичиками", из которых построены все вещества, входят заряженные частицы, находящиеся в постоянном, довольно сложном движении.

Эти движения заряженных частиц носят устойчивый характер и вполне могут быть представлены как элементарные токи.

Каждый элементарный ток создает свое магнитное поле. Если элементарные токи текут в разных направлениях, то магнитные поля, порождаемые ими, друг друга компенсируют. Все тело в целом магнитных свойств не проявляет.

Если элементарные токи каким-либо образом заставить течь сонаправленно, их магнитные поля складываются и тело становится магнитом.

На основе этих рассуждений становится понятным, почему попытки обнаружить магнитные заряды оказываются безуспешными.

Как уже было сказано, проводники, по которым текут токи, могут взаимодействовать между собой.

При этом, если токи текут в одном направлении, проводники притягиваются, если же токи текут в противоположных направлениях, проводники отталкиваются.

Закон, устанавливающий связь между силой взаимодействия проводников, токами, протекающими по ним, расположением и размерами проводников, был в общем виде получен Ампером.

Этот закон является основным в магнетизме и играет ту же роль, что закон Кулона в электростатике.

Для двух параллельных проводников, находящихся в вакууме, модуль силы взаимодействия между элементами токов, на которые можно разложить любые проводники, прямо пропорционален токам, протекающим по проводникам, длинам элементов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними:

Пользуясь законом Ампера, сформулированным в таком виде, можно вычислить силу взаимодействия между проводниками любой формы путем суммирования сил взаимодействия, возникающих между отдельными элементами токов.

Коэффициент пропорциональности в законе Ампера показывает, с какой силой будут взаимодействовать два параллельно расположенных проводника единичной длины, находящихся на единичном расстоянии друг от друга, если по ним протекают токи единичной силы.

Чтобы получить единицу коэффициента пропорциональности, его надо выразить из закона Ампера, и в полученное выражение подставить единицы силы, расстояния, длины проводников, силы тока.

Получаем:

Численно коэффициент пропорциональности в законе Ампера связан с коэффициентом пропорциональности в законе Кулона постоянным множителем:

.

Сила магнитного взаимодействия в среде по отношению к вакууму изменяется.

Физическая величина, равная отношению силы магнитного взаимодействия в среде к силе магнитного взаимодействия в вакууме, называется МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ СРЕДЫ:

Как следует из определяющего уравнения магнитной проницаемости, это величина наименования не имеет.