Будет ли отклоняться магнитная стрелка, если провод, по которому течёт ток, согнуть пополам (рис. 296)?

рис. 296

Для решения данной задачи важно рассмотреть взаимодействие магнитного поля, создаваемого проводником с электрическим током, и магнитной стрелкой. В теоретической части потребуется изучить следующие физические явления:

Электрический ток и магнитное поле

1. Магнитное поле вокруг проводника с током:

   • При прохождении электрического тока через проводник вокруг него образуется магнитное поле. Это явление было впервые обнаружено экспериментально Хансом Кристианом Эрстедом в 1820 году.
   • Магнитное поле имеет круговую форму вокруг прямого проводника и зависит от направления тока в проводнике.

2. Правило правой руки:

   • Для определения направления магнитных линий поля вокруг прямого проводника используется правило правой руки. Если обхватить проводник ладонью правой руки так, чтобы большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление линий магнитного поля.

Взаимодействие магнитного поля проводника с магнитной стрелкой

1. Поведение магнитной стрелки:

   • Магнитная стрелка — это небольшая магнитная система, которая ориентируется вдоль силовых линий внешнего магнитного поля. Если рядом с магнитной стрелкой находится проводник с током, то магнитное поле проводника будет взаимодействовать с магнитной стрелкой, заставляя её отклоняться.

2. Суперпозиция полей:

   • Если ток проходит через проводник сложной формы или нескольких проводников, магнитное поле в окружающем пространстве становится результатом сложения (суперпозиции) всех полей, создаваемых каждым участком проводника. Это означает, что магнитная стрелка будет реагировать на результирующее магнитное поле.

Ситуация с проводником, согнутым пополам

1. Форма проводника:

   • В случае проводника, согнутого пополам, два участка проводника расположены параллельно друг другу, но ток в них течёт в противоположных направлениях. Это противоположное направление токов сопровождается противоположным направлением магнитных полей, создаваемых каждым участком проводника.

2. Направление магнитных полей:

   • Для каждого участка проводника магнитное поле вокруг него будет направлено по−разному. В точке, где находится магнитная стрелка, эти поля могут либо взаимно усиливать друг друга, либо частично компенсировать.

3. Условие компенсации магнитного поля:

   • Если проводник согнут таким образом, что расстояния от двух участков токопроводящего провода до магнитной стрелки равны, то магнитные поля, создаваемые этими участками, будут направлены в противоположные стороны и полностью компенсируют друг друга. В результате магнитная стрелка не отклоняется.

4. Условие отклонения магнитной стрелки:

   • Если расстояния от двух участков проводника до магнитной стрелки различны, то магнитные поля будут иметь разные значения силы. В этом случае результирующее магнитное поле будет ненулевым, и магнитная стрелка отклонится.

Таким образом, чтобы определить отклонение магнитной стрелки, нужно рассмотреть форму проводника, направление тока в каждом его участке и расстояние от магнитной стрелки до проводника.