Меню

Вокруг неподвижного проводника с постоянным электрическим током существует



почему вокруг проводника с постоянным током возникает магнитное поле? принцип, механизм этого явления меня интересует?

.
В специальной теории относительности есть такой эффект, как сокращение длины тела, если наблюдатель находится в неподвижной системе отсчета, а тело движется относительно него.

В применении к электрическому полю, этот эффект приводит к тому, что если Вы неподвижны и наблюдаете движущийся заряд, то электрическое поле этого движущегося заряда искажается. Вот это искажение выделяют в отдельное поле. Это и есть магнитное поле.

Если Вы будете двигаться с такой же скоростью, как и заряд, то относительно Вас заряд будет покоиться и тогда относительно Вас магнитное поле не возникает.
.

А на каком уровне Вам нужен ответ?
Если на уровне классической электродинамики — то ответа нет. Типа — ТАК УСТРОЕНА ПРИРОДА
А если на современном уровне релятивистской теории — то см. ответ Доктора.
Не существует некоей отдельной сущности — магниттного поля, есть ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ, которое делится на электрическую и магнитную компоненты ПО РАЗНОМУ, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИСТЕМЫ ОТСЧЁТА — то есть это произвольная человеческая абстракция
В частности, магнитно поле вокруг проводника с током — результат сокращения длин полей ДВИЖУЩИХСЯ электронов — в соответствии с формулами теории относительности

Если интересно — найдите в сети II том Берклевского курса физики = Э. Парселл, «Электричество и магнетизм». Я понимаю. что вы можете не разобраться в формулах Теории поля, но картинки там очень наглядные.

Источник

Вокруг неподвижного проводника с постоянным электрическим током существует

Выясним, при каких условиях магнитное поле в пространстве оказывается постоянйым и в каких случаях изменяется. Допустим, что магнитное поле создается постоянным магнитом, а наблюдатель находится в точке А (рис. 22.37, а), где индукция поля равна некоторому значению В. Пока магнит неподвижен, индукция В в точке А остается неизменной. Если магнит привести в движение, то индукция В начинает изменяться. Например, если приближать магнит к точке А, то индукция В в ней возрастает до какого-то нового значения В (рис. 22.37, б). Ясно, что изменение магнитного поля в точке А происходило во время движения магнита, а после остановки магнита индукция изменяться больше не будет.

Читайте также:  Ток в сети читать

Постоянным называется магнитное поле, в котором значение вектора магнитной индукции в каждой точке не изменяется со временем. Постоянное магнитное поле существует вокруг неподвижного магнита или неподвижного проводника с постоянным током.

Изменяющееся магнитное поле получается не только при движении магнита или проводника с постоянным током относительно наблюдателя. Вспомним, что индукция магнитного поля зависит силы тока в проводнике. Поэтому в пространстве, окружающем неподвижный проводник с изменяющимся током, магнитной поле также изменяется. Так, при замыкании электрической цепи ток за некоторый промежуток времени возрастает от нуля до своего наибольшего значения, достигнув которого он перестаетизменяться. При этом вместе с током изменяется и его магнитное поле. Наоборот, при размыкании цепи ток и его магнитное поле уменьшаются до нуля.

Вокруг проводника, по которому течет переменный ток, магнитное поле тоже переменно. Заметим, что вектор В в этом случае меняется не только по величине, но и по направлению.

Источник

§ 61. Магнитное поле электрического тока

Что называют постоянным магнитом?

Что вам известно о магнитном поле?

1. Вы уже знаете, что магнитное поле существует вокруг любого постоянного магнита. Однако постоянный магнит — не единственный источник магнитного поля.

Рассмотрим рисунок 215, на котором изображён опыт, поставленный датским учёным Хансом Кристианом Эрстедом (1777— 1851) в 1820 г. Установка состоит из магнитной стрелки, которая может свободно вращаться, и проводника, соединённого с источником тока. До включения тока стрелка располагается в магнитном поле Земли, ориентируясь с севера на юг. Проводник располагают параллельно магнитной стрелке. При замыкании цепи стрелка поворачивается на 90е и устанавливается перпендикулярно проводнику с током. При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в своё начальное положение.

Рис. 215

Это означает, что проводник с током и магнитная стрелка взаимодействуют друг с другом подобно тому, как взаимодействуют постоянный магнит и магнитная стрелка. Следовательно, вокруг проводника с электрическим током существует магнитное поле, которое и совершает работу по повороту магнитной стрелки.

2. Опыт Эрстеда вызвал необычайный интерес у физиков того времени. Раньше электрические и магнитные явления рассматривались как совершенно независимые. Открытие Эрстеда обнаружило взаимосвязь между этими явлениями. Было установлено, что существование магнитных полей связано с движением электрических зарядов. Это открытие послужило началом новых исследований.

Читайте также:  Определять направление вектора магнитной индукции поля созданного проводником с током

Многочисленные опыты подтвердили, что во всех случаях при движении заряженных частиц обязательно появляется магнитное поле, независимо от рода проводника или среды, в которой частицы движутся.

Неподвижные электрические заряды порождают только электрическое поле, оно не действует на магнитную стрелку. Вокруг движущихся зарядов, т. е. электрического тока, существует и электрическое, и магнитное поле.

3. Для того чтобы обнаружить магнитное поле вокруг проводника с током, воспользуемся тем же способом, которым мы пользовались для обнаружения магнитного поля постоянного магнита.

Сквозь лист картона пропустим проводник, соединённый с источником тока. Насыплем на картон тонкий слой железных опилок. При включении тока железные опилки под действием магнитного поля переориентируются и расположатся по концентрическим окружностям (рис. 216). Цепочки, которые образуют в магнитном поле железные опилки, как вы уже знаете, показывают форму линий магнитной индукции. Эти линии, как и в случае с постоянными магнитами, замкнуты.

показывают форму линий магнитной

Несколько изменим опыт: вместо металлических опилок поставим на лист картона магнитные стрелки. При замыкании электрической цепи стрелки расположатся вдоль линий магнитной индукции (рис. 217, а). Если же изменить направление тока в проводнике, то все стрелки повернутся на 180° (рис. 217, б).

Источник

Глава седьмая. Постоянный электрический ток

§ 54. Электрическое поле внутри проводника с током

В проводниках тока имеется большое количество хаотически движущихся свободных заряженных частиц — электронов, ионов. Если эти частицы заставить помимо хаотического движения еще двигаться в целом в виде направленного потока, то получится электрический ток. В электрических цепях частицы, образующие тек, приводятся в направленное движение электрическим полем, которое создает источник тока в проводах цепи вследствие наличия на его полюсах разности потенциалов. Электрическое поле внутри и вокруг неподвижного проводника с постоянным током называется стационарным электрическим полем.

Рис. 72. Линии напряженности стационарного электрического поля
Рис. 72. Линии напряженности стационарного электрического поля

Наблюдать такое поле можно на следующем опыте. В проекционной ванночке имеется тонкий слой прозрачного жидкого диэлектрика, в котором находятся мелко нарезанные волоски и две параллельные влажные палочки (рис. 72, а). Присоединим проводники (палочки) к источнику напряжения (к шарикам электрофорной машины). Волоски приходят в движение и располагаются, создавая картину электростатического поля заряженных проводников, в котором линии напряженности нормальны к поверхности проводников (рис. 72, б). Замкнем цепь в ванночке деревянной палочкой А (рис. 72, в). В проводнике и вокруг него образуется стационарное электрическое поле. Под его действием возникает ток, и вид прежнего поля изменяется. Сравнивая картину электростатического и стационарного полей, видим, что* между ними есть отличие:

  1. Линии напряженности электростатического поля заряженного проводника перпендикулярны к поверхности проводника, а стационарного поля вне проводника — наклонны в направлении тока (рис. 72, г). Обнаружить стационарное электрическое поле вне проводника такими приемами, как обнаруживается электростатическое поле зарядов гильзой, нельзя из-за малой напряженности первого. Внутри прямолинейного проводника стационарное поле однородное (его линии напряженности направлены вдоль проводника), внутри криволинейного — неоднородное.
  2. В любой точке стационарного поля есть напряженность, на что указывает наличие тока в цепи.
  3. Потенциал поля внутри проводника и на его поверхности уменьшается в направлении движения тока. В этом можно убедиться на таком опыте (рис. 73). Приведя в действие электрофорную машину, получим в цепи из шпагата (потертого влажной тряпочкой) электрический ток. Начнем электрометр, соприкасающийся стержнем, со шпагатом, передвигать вдоль цепи. Видим, что потенциал в разных точках цепи различен. У шарика А он был наибольшим, при перемещении к середине В длины шпагата постепенно уменьшался, в точке В стал равным нулю, а затем начал по абсолютной величине увеличиваться, имея знак минус. Потенциал уменьшается вдоль внешней цепи от точки к точке в направлении тока.

Рис. 73. Падение потенциала вдоль проводника с током
Рис. 73. Падение потенциала вдоль проводника с током

От точки к точке проводника распространение электрического поля, а следовательно, и процесс направленного движения заряженных частиц, образующих ток, происходит со скоростью света, а направленное движение этих частиц происходит с очень малыми скоростями. Например, когда по медному проводу сечением 1 мм 2 идет ток 1 а, электроны, образующие ток, движутся со скоростями порядка 0,07 мм /сек.

Источник