В 1820 г. датский физик Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка
поворачивается при пропускании электрического тока через проводник,
находящийся около нее (рис. 27). В том же году французский физик Ампер
установил, что два проводника, расположенные параллельно друг другу,
испытывают взаимное притяжение, если ток течет по ним в одном
направлении, и отталкивание, если токи текут в разных направлениях (рис.
28). Явление взаимодействия токов Ампер назвал электродинамическим
взаимодействием. Магнитное взаимодействие движущихся электрических
зарядов, согласно представлениям теории близкодействия, объясняется
следующим образом: всякий движущийся электрический заряд создает в
окружающем пространстве магнитное поле. Магнитное поле — особый вид материи, который возникает в пространстве вокруг любого переменного электрического поля.
С современной точки зрения в природе существует совокупность двух полей — электрического и магнитного — это электромагнитное
поле, оно представляет собой особый вид материи, т. е. существует
объективно, независимо от нашего сознания. Магнитное поле всегда
порождается переменным электрическим, и наоборот, переменное магнитное
поле всегда порождает переменное электрическое
поле. Электрическое поле, вообще говоря, можно рассматривать отдельно от магнитного, так как носителями его являются частицы — электроны
и протоны. Магнитное поле без электрического не существует, так как
носителей магнитного поля нет. Вокруг проводника с током существует
магнитное поле, и оно порождается переменным электрическим полем
движущихся заряженных частиц в проводнике.
Магнитное поле является силовым полем. Силовой характеристикой
магнитного поля называют магнитную индукцию (В). Магнитная индукция — это векторная
физическая величина, равная максимальной силе, действующей со стороны
магнитного поля на единичный элемент тока. В = F/IL Единичный элемент
тока — это проводник
длиной 1 м и силой тока в нем 1 А. Единицей измерения магнитной
индукции является тесла. 1 Тл = 1 Н/А • м. Магнитная индукция всегда
порождается в плоскости под углом 90° к электрическому полю. Вокруг
проводника с током магнитное поле также существует в перпендикулярной
проводнику плоскости.
Магнитное поле является вихревым полем. Для графического изображения магнитных полей вводятся силовые линии, или линии индукции, — это такие
линии, в каждой точке которых вектор магнитной индукции направлен по
касательной. Направление силовых линий находится по правилу
буравчика.
Если буравчик ввинчивать по направлению тока, то направление вращения
рукоятки совпадет с направлением силовых линий. Линии магнитной индукции
прямого провода с током представляют собой концентрические окружности,
расположенные в плоскости, перпендикулярной проводнику (рис. 29).
Как
установил Ампер, на проводник с током, помещенный в магнитное поле,
действует сила. Сила, действующая со стороны магнитного поля на
проводник с током, прямо пропорциональна силе тока, длине проводника в
магнитном поле и перпендикулярной составляющей вектора магнитной
индукции. Это и
есть формулировка закона Ампера, который записывается так: Fa = ILВ sin
a. Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки. Если левую
руку расположить так, чтобы четыре пальца показывали направление тока,
перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции (В = В sin а)
входила в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление
силы Ампера (рис. 30).