Магнітне поле провідника зі струмом. Магнітне поле котушки зі струмом. Електромагніти 

Ознайомимося з гіпотезою Ампера.
Ерстед розіслав статтю з описом своїх дослідів усім провідним науковцям Європи. Французький математик і фізик А. Ампер (див. рис. 9.2) уперше почув про досліди Ерстеда на засіданні Французької академії наук 4 вересня 1820 р. і вже за тиждень продемонстрував аудиторії взаємодію двох паралельно розташованих провідників зі струмом (рис. 26.3).

Рис. 26.3. Взаємодія двох паралельно розташованих провідників зі струмом.

Крім того, Ампер довів, що котушки, по яких проходить струм, поводяться як постійні магніти (рис. 26.4).

Рис. 26.4. Котушки, по яких проходить струм, поводяться як постійні магніти.
Проаналізувавши результати дослідів, Ампер зробив декілька висновків.
1.    Навколо постійного магніту, або провідника зі струмом, або будь-якої рухомої зарядженої частинки існуємагнітне поле.
2.    Магнітне поле діє з деякою силою на заряджену частинку, що рухається в цьому полі.
3.    Електричний струм являє собою напрямлений рух заряджених частинок, тому магнітне поле діє на провідник зі струмом.
4.    Взаємодію провідника зі струмом і постійного магніту, а також взаємодію постійних магнітів можна пояснити, припустивши існування всередині магніту незгасаючих молекулярних електричних струмів. (Це припущення назвали гіпотезою Ампера. Гіпотеза Ампера тільки частково пояснює магнітні властивості речовини. Сучасні уявлення про природу магнетизму ґрунтуються на законах квантової механіки.)
Таким чином, усі магнітні явища Ампер пояснював взаємодією заряджених частинок, що рухаються; взаємодія здійснюється через магнітні поля цих частинок.
Магнітне поле — особлива форма матерії, яка існує навколо заряджених частинок або тіл, що рухаються, і діє з деякою силою на інші заряджені частинки або тіла, що рухаються у цьому полі.Вивчаємо магнітне поле котушки зі струмом.
Звернемося до одного з дослідів Ампера. Змотаємо ізольований провід у котушку й пустимо по ньому струм. Якщо тепер навколо котушки розмістити магнітні стрілки, то до одного торця котушки стрілки повернуться північним полюсом, а до другого — південним (рис. 26.8).

Рис. 26.8. Магнітні стрілки навколо котушки.

Отже, навколо котушки зі струмом існує магнітне поле.
Як і штабовий магніт, котушка зі струмом має два полюси — південний і північний. Полюси котушки розташовані на її торцях, і їх легко визначити за допомогою правої руки. А саме: якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямком струму в котушці, то відігнутий великий палець укаже напрямок на північний полюс котушки (рис. 26.9).

Рис. 26.9. Визначення полюсів котушки за допомогою проавої руки.

Зрозуміло, що зі зміною напрямку струму в котушці її полюси міняються місцями.
Дослідимо магнітне поле котушки зі струмом за допомогою залізних ошурок (рис. 26.10, а). Якщо порівняти картини ліній магнітних полів котушки зі струмом (рис. 26.10, б) і постійного штабового магніту (див. рис. 24.7), то неважко помітити їх надзвичайну схожість.

Рис. 26.10. Дослідження магнітного поля котушки за допомогою залізних ошурок та ліній магнітних полів.

Підбиваємо підсумки.
Якщо в провіднику проходить електричний струм, то магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, орієнтується певним чином. Це відбувається тому, що навколо провідника зі струмом існує магнітне поле.
Магнітне поле — особлива форма матерії, яка існує навколо заряджених частинок або тіл, що рухаються, і діє з деякою силою на інші заряджені частинки або тіла, що рухаються у цьому полі.
Напрямок ліній магнітного поля провідника зі струмом можна визначити за допомогою правила свердлика: якщо вкручувати свердлик за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання ручки свердлика вкаже напрямок ліній магнітного поля струму, їхній напрямок можна також визначити за допомогою правила правої руки.
Котушка зі струмом, як і постійний магніт, має два полюси. їх можна визначити за допомогою правої руки: якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямком струму в котушці, то відігнутий великий палець укаже напрямок на її північний полюс.

Вивчаємо будову електромагнітів і сферу їх застосування
 Котушку з уведеним усередину осердям із магнітного матеріалу називають електромагнітом.
Розглянемо будову електромагніту (рис. 27.2).

Рис. 27.2. Будова електромагніту.

Будь-який електромагніт має каркас (1), виготовлений із діелектрика. На каркас щільно намотано ізольований дріт — це обмотка електромагніту (2). Кінці обмотки підведено до спеціальних клем (3), за допомогою яких електромагніт приєднують до джерела струму. Усередині каркаса розміщено осердя (4), виготовлене з магнітного матеріалу. Зазвичай осердю електромагніту надають підковоподібної форми, оскільки в цьому випадку магнітна дія електромагніту значно посилюється.
Електромагніти набули широкого застосування в техніці насамперед тому, що їхню магнітну дію легко регулювати — достатньо змінити силу струму в обмотці. Крім того, електромагніти можна виготовити будь-яких форм та розмірів. Електромагніти застосовують в електродвигунах і електричних генераторах, трансформаторах і електровимірювальних приладах, телефонах, електричних дзвінках, мікрофонах тощо. Ми розглянемо застосування електромнгнітін в електромагнітних підіймальних кранах та електромагнітному реле.