Опыты Эрстеда и Ампера. Понятие магнитного поля. Закон гаусса для магнитного поля. Закон Био – Савара - Лапласа. Примеры применения закона Био - Савара - Лапласа.
Раздел 2. Магнитостатика в вакууме
С древних времён человеку было знакомо наряду с
электрическим и «магнитное» взаимодействие (в Китае 3000 лет назад), в котором проявлялись особенные свойства камешков, найденных вблизи древнего города Магнесия. Сейчас их назвали бы
постоянными магнитами. В средние века в научном изучении
магнитных свойств немало преуспел английский учёный
Гильберт. В частности, ему удалось далеко продвинуться в
понимании земного магнетизма.
Гильберт создал первую теорию магнитных
явлений. Установил, что любой
магнит имеет два полюса, разделить которые невозможно! Гильберт первым
выдвинул гипотезу о том, что стрелка компаса ориентируется по сторонам
горизонта, поскольку сама Земля является гигантским магнитом. Он сумел
подтвердить эту догадку экспериментально, проводя опыты с намагниченным железным шаром – «тереллой» (маленькая Земля).Есть сведения что китайцы использовали компас много раньше европейцев)
Уильям Гильберт(William Gilbert, 1544 – 1603) – придворный врач английской королевы
Елизаветы I. Первым ввел термин «электрический» (от лат. ēlectricus – «янтарный»).
Однако вплоть до начала XIX века была не ясна связь
магнетизма и электричества. В 1820 Г.Х. Эрстед в своём
знаменитом теперь эксперименте («опыт Эрстеда») обнаружил
такую взаимосвязь.
Рис1.Опыт Эрстеда
Магнитная стрелка компаса, располагалась
вблизи длинного проводника. В отсутствии тока стрелка была
ориентирована в направлении с юга на север. При замыкании
ключа в проводнике появлялся электрический ток, и стрелка
компаса сразу же поворачивалась, располагаясь в поперечном к
проводнику направлении. Таким образом, стало ясно, что
электрический ток действует на постоянные магниты.
Эрстед изложил результаты своих опытов , в том числе и французскому физику Амперу, который тут же повторил эти опыты и продолжил их.
В этом же1820 году А.Ампер обнаружил магнитное взаимодействие токов.
Рис. 2. Опыт Ампера
Проводники, по которым идет ток в одном направлении притягиваются, а проводники, по которым идет ток в противоположных направлениях, отталкиваются.
Таким образом в начале XIX века стало отчётливо ясно, что
магнетизм порождается электрическими токами – движущимися
электрически заряженными частицами, и проявляет себя
действием на движущиеся электрически заряженные частицы. Магнитное действие постоянных магнитов также обусловлено существованием в них микротоков.
Впервые в курсе общей физики мы сталкиваемся с
силами, зависящими от состояния движения тел!
Магнитное взаимодействие возникает лишь при движении зарядов, то есть при наличии токов, и зависит от величины этих токов. Посредником магнитных взаимодействий является магнитное поле.