§ 31. Магнитное поле прямого проводника и катушки с током. Электромагнит

Проверка направлений на рисунке 197. Если смотреть на проводник сверху, то при токе вниз линии поля направлены по часовой стрелке (а), а при токе вверх — против часовой стрелки (б). Это соответствует направлению согнутых пальцев правой руки, когда большой палец направлен по току.

Контрольные вопросы

1. На лист, расположенный около проводника с током, насыпают железные опилки и слегка постукивают по листу. Опилки сами выстраиваются вдоль линий поля. Картину можно исследовать и с помощью маленьких магнитных стрелок, помещая их в разные точки.

2. Северный полюс магнитной стрелки показывает направление линии поля. Если известно направление тока, можно воспользоваться правилом правой руки или буравчика.

3. а) Прямой проводник обхватывают правой рукой так, чтобы отставленный большой палец указывал направление тока. Согнутые четыре пальца показывают направление линий поля вокруг провода.

б) Катушку обхватывают правой рукой так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках. Большой палец показывает направление поля внутри катушки и указывает на её северный полюс.

4. В катушку вставляют железный или стальной сердечник. Поле также усиливают, увеличивая силу тока в допустимых пределах или число витков при неизменной силе тока и размерах катушки.

5. Катушки с током применяют в электромагнитных кранах, амперметрах, вольтметрах, электрических звонках, электростартерах, электросчётчиках, ваттметрах и электродвигателях.

6. Прямой проводник создаёт магнитное поле, но электромагнитом его не называют. Линии его поля охватывают проводник по окружностям, у него нет пары полюсов, характерной для магнита или катушки с током.

Домашнее задание

На железный гвоздь наматывают изолированный провод, оставляя свободные концы. Изоляция должна отделять соседние витки и провод от гвоздя. Концы кратковременно подключают к низковольтной батарейке; при нагревании проводов или батарейки цепь сразу размыкают.

При замыкании цепи гвоздь притягивает скрепки: поле тока намагничивает сердечник. После отключения притяжение резко ослабевает; небольшая остаточная намагниченность может сохраниться.

Подъёмную силу оценивают по наибольшей общей массе скрепок, которые электромагнит удерживает:

Массу определяют взвешиванием. Если масса одной скрепки известна и скрепки одинаковы, общая масса равна произведению массы одной скрепки на их число. Например, при удерживаемой массе 10 г подъёмная сила составляет около 0,10 Н. Численное значение зависит от изготовленной катушки и батарейки.