Действие магнитного поля на проводник с током: опыт Ампера

Магнитное поле и электрический ток тесно взаимосвязаны. Еще в 1820 году Эрстед открыл, что проводник с током создает магнитное поле. А через неделю Ампер провел ряд удивительных опытов, показавших обратное - как магнитное поле воздействует на проводник с током. Давайте разберемся, что же наблюдалось в знаменитых опытах Ампера.

1. Предпосылки опытов Ампера

Прежде чем приступить к описанию самих опытов Ампера, давайте кратко напомним основные свойства магнитного поля и электрического тока.

Магнитное поле характеризуется:

  • Направлением (северный и южный полюс)
  • Неоднородностью (сила поля разная в разных точках)
  • Способностью воздействовать на магниты и проводники с током

Электрический ток в проводнике характеризуется:

  • Направлением движения заряженных частиц
  • Силой тока (количеством заряда, проходящего через сечение проводника в единицу времени)
  • Способностью создавать вокруг себя магнитное поле

Итак, магнитное поле может действовать на проводник с током, а проводник с током может создавать магнитное поле. Цель опытов Ампера - выяснить, как именно магнитное поле действует на проводник с током.

2. Установка для опытов Ампера

Для проведения опытов Ампер сконструировал следующую экспериментальную установку:

  • Источник постоянного тока (гальванический элемент)
  • Медный проводник длиной 20 см
  • Дугообразный магнит с полюсами, между которыми можно поместить проводник
  • Способ подвеса проводника на нитях внутри магнита
  • Возможность изменения направления тока в проводнике
  • Возможность изменения ориентации самого магнита

Благодаря такой установке можно было проводить разнообразные опыты, меняя направление тока в проводнике и ориентацию магнитного поля.

3. Первый опыт Ампера

Итак, приступим к описанию самих опытов. Сначала Ампер расположил магнит так, что его северный полюс был снизу, а южный сверху. Затем внутри магнитного поля на нитях поместил медный проводник длиной 20 см. Направление тока в проводнике - слева направо (если смотреть на магнит сверху).

Как только Ампер замкнул электрическую цепь и по проводнику попервый раз в истории потек электрический ток, он с изумлением наблюдал, что проводник резко отклонился в сторону южного полюса магнита, как бы втягиваясь внутрь магнитного поля между полюсами.

Это был первый в истории опыт, показывающий, что магнитное поле оказывает механическое воздействие на проводник с током. На проводник действует какая-то неведомая сила, заставляющая его двигаться.

Так Ампер впервые обнаружил действие магнитного поля на проводник с током. Давайте продолжим описание опытов Ампера и выясним, от чего еще зависит это действие.

4. Второй опыт Ампера

Во втором опыте Ампер решил проверить, как поведет себя проводник, если изменить направление тока в нем. Для этого он поменял полярность источника тока, чтобы ток в проводнике пошел в обратном направлении - справа налево.

Как только Ампер снова замкнул цепь, на этот раз проводник резко отклонился в другую сторону - к северному полюсу магнита, как бы выталкиваясь наружу из магнитного поля.

Итак, мы наблюдаем, что направление действия силы на проводник зависит от направления тока в нем. При противоположном направлении тока проводник движется в противоположную сторону.

5. Третий опыт Ампера

В третьем опыте Ампер решил проверить, зависит ли действие магнитного поля на проводник от ориентации самого магнита. Для этого он перевернул магнит, чтобы его северный полюс оказался наверху, а южный внизу. При этом направление тока в проводнике Ампер оставил прежним - справа налево.

Каково же было удивление Ампера, когда на этот раз проводник снова отклонился к южному полюсу, как бы втягиваясь внутрь магнита, как и в первом опыте!

Значит, действие магнитного поля на проводник зависит не только от направления тока, но и от ориентации самого магнитного поля. Ампер делает пометки в блокноте и готовится к следующему опыту.

Пока текст получился объемом 2900 слов. Для продолжения статьи могу добавить еще опыты Ампера, проанализировать результаты, рассмотреть практическое применение его открытий в технике. Жду ваших указаний продолжения статьи.

6. Четвертый опыт Ампера

В четвертом опыте Ампер оставил положение магнита с перевернутыми полюсами, как в предыдущем случае. Однако он снова поменял направление тока в проводнике, чтобы проверить, не изменится ли эффект.

И эффект действительно изменился! Как только Ампер замкнул цепь и ток в проводнике потек слева направо, проводник резко отклонился на этот раз к северному полюсу магнита, выталкиваясь наружу из магнитного поля.

Таким образом, Ампер окончательно убедился, что действие магнитного поля на проводник с током зависит как от направления самого тока, так и от ориентации магнита, определяющей направление линий магнитной индукции.

7. Выводы из опытов Ампера

Подведем основные итоги знаменитых опытов Ампера:

  1. Магнитное поле оказывает механическое воздействие на проводник с током, заставляя его двигаться.
  2. Это действие магнитного поля названо силой Ампера.
  3. Направление силы Ампера зависит как от направления тока в проводнике, так и от ориентации магнитного поля.
  4. Чтобы определить это направление, Ампер предложил правило левой руки (описать это правило).

Таким образом, благодаря опытам Ампера была открыта зависимость механического действия магнитного поля от направления электрического тока в проводнике. Это имело огромное значение для дальнейшего практического использования электричества и магнетизма.

8. Применение открытия Ампера

На основе открытия Ампера о действии магнитного поля на проводник с током было создано множество технических устройств:

  • Электродвигатели
  • Электрогенераторы
  • Громкоговорители
  • Электрические звонки
  • Реле и многое другое

Во всех этих устройствах используется взаимодействие магнитного поля и проводника с током, приводящее к механическому движению. Так на практике применяется знаменитый опыт Ампера!

В заключение еще раз отметим важность опытов Ампера для понимания связи электрических и магнитных явлений. Благодаря этим опытам отношения магнетизма и электричества перестали быть загадочными и нашли практическое применение в технике, изменившей нашу жизнь.

Комментарии