Изучение разнообразных магнитных явлений показало, что всюду, где есть электрический ток, т.е. электрические заряды, находящиеся в движении, там есть и магнитное поле тока.
Вследствие того, что магнитное поле образуется вокруг проводника, когда в последнем появляется ток, он часто рассматривается как источник образования магнитного поля. В таком смысле его называют "магнитное поле тока".
Его направление зависимо от направления электрического тока, вокруг которого это поле возникает.
Факт существования магнитного поля около проводника с электрическим током возможно обнаружить несколькими способами. Один из этих способов заключается в использовании железных опилок. Попав в магнитное поле тока, кусочки железа, из которых состоят железные опилки, становятся маленькими магнитными стрелочками. Каждая из этих стрелочек в магнитном поле устанавливается так, что её ось совпадает с ориентацией магнитного поля в том месте, где она находится. При помощи множества таких стрелочек можно увидеть, как изменяется направление сил, действующих в магнитном поле, при переходе от одной точки поля к другой. Такое расположение в магнитном поле тока железных опилок называют магнитным спектром.
Воспользуемся магнитными опилками и рассмотрим магнитное поле прямого тока. Для этого пропустим проводник сквозь лист картона, а на картон насыплем тонким слоем железные опилки. Мы заметим, что при пропускании тока по проводнику опилки расположатся вокруг него по концентрическим окружностям.
Линии, по которым магнитное поле тока располагает оси миниатюрных магнитных стрелок, называют его силовыми линиями. С помощью силовых линий очень удобно изображать графически магнитные поля.
Силовая линия проводится так, что касательная к ней в любой её точке указывает направление силы, действующей в этой точке на северный полюс.
Цепочки, образующиеся в магнитном поле тока с помощью железных опилок, показывают, какова форма силовых линий в магнитном поле.
Силовые линии в магнитном поле - это замкнутые кривые вокруг проводника. В частности, силовые магнитные линии прямого тока - это концентрические окружности, центры которых находятся на линии тока.
Чтобы определить направленность магнитных силовых линий в связи с направленностью тока, вместо опилок нужно воспользоваться магнитными стрелками. Окружив ими проводник с током, мы определим направленность силовых линий. Когда будет изменяться ориентация тока в проводнике на противоположную, магнитные стрелки повернутся на 180°, что указывает на соответствующее изменение направления силовых линий поля.
Направленность силовых линий в магнитном поле связана с направленностью тока в проводнике простым правилом, предложенным английским ученым Максвеллом: если поступательное движение буравчика будет совпадать с направленностью тока в проводнике, то направленность вращения ручки буравчика при этом совпадает с направлением силовых линий в магнитном поле, существующем вокруг проводника.
Это правило называется иногда правилом буравчика.
Возьмём теперь проводник, согнутый по окружности, и, пропустив по нему ток, будем опять наблюдать расположение опилок на картоне, установленном перпендикулярно к плоскости круга. Мы обнаружим, что магнитные силовые линии уже не являются правильными окружностями, но и в этом случае все линии замкнутся, обойдя проводник, по которому идёт ток. Таким образом, магнитные силовые линии всегда замыкаются вокруг тока.
Помещая в разные точки этого поля небольшие магнитные стрелки, можно определить направленность силовых линий поля.
Правило буравчика применимо, конечно, и к круговому току, однако в этом случае удобнее поменять местами направление тока и магнитного поля. Действительно, если рукоять буравчика вращать по току, то движение его острия будет показывать, какое направление имеет магнитное поле кругового тока.
