§ 11. Магнітне поле струму. Правило свердлика

Зміст

Контрольні запитання

1. Як визначити напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля провідника зі струмом?

Напрямок ліній магнітної індукції можна встановити за допомогою магнітної стрілки або скориставшись правилом свердлика (чи правилом правої руки).

2. Сформулюйте правило свердлика.

Якщо вкручувати свердлик із правою нарізкою за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання його ручки покаже напрямок ліній магнітної індукції.

Альтернативне правило правої руки: якщо спрямувати великий палець правої руки вздовж провідника за напрямком струму, то чотири зігнуті пальці вкажуть напрямок ліній магнітної індукції.

3. Як магнітна індукція магнітного поля провідника зі струмом залежить від відстані до провідника? від сили струму в провіднику?

• У разі віддалення від провідника магнітна індукція зменшується.
• У разі збільшення сили струму в провіднику магнітна індукція збільшується.

4. Який вигляд мають лінії магнітної індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом? котушки зі струмом?

• Лінії магнітної індукції прямого провідника — це концентричні кола, площини яких перпендикулярні до провідника, а центри лежать на його осі.
• Лінії котушки зі струмом є замкненими кривими: усередині котушки вони йдуть паралельно одна одній (від $S$ до $N$), а ззовні замикаються від північного полюса до південного (подібно до поля штабового магніту).

5. Як визначити магнітні полюси котушки зі струмом?

За правилом правої руки: якщо охопити котушку долонею правої руки так, щоб чотири пальці вказували напрямок струму у витках, відставлений на $90^\circ$ великий палець укаже напрямок на північний полюс котушки.

Вправа № 11

1. На рис. 1 зображено лінію магнітної індукції магнітного поля провідника зі струмом. Яким є напрямок струму?

Застосовуючи правило свердлика (або правої руки), визначаємо, що електричний струм у провіднику тече від точки $C$ до точки $A$.

2. На рис. 2 зображено лінії магнітної індукції магнітних полів двох провідників зі струмом. 1) Як напрямлене магнітне поле провідника на рис. 2, а? 2) Яким є напрямок струму в провіднику на рис. 2, б? 3) У якій точці — А чи В — магнітне поле є сильнішим (рис. 2, а, б)?

1. Магнітне поле провідника на рис. 2, а напрямлене по дотичній до силових ліній проти руху годинникової стрілки.
2. Струм у провіднику на рис. 2, б спрямований у площину рисунка («від нас»).
3. На рис. 2, а поле в точках $A$ і $B$ є однаковим за модулем, оскільки вони лежать на однаковій відстані від провідника. На рис. 2, б поле сильніше в точці $A$, оскільки вона розташована ближче до провідника, ніж точка $B$.

3. Яким полюсом має повернутися до нас магнітна стрілка (рис. 3)? Чи зміниться відповідь, якщо стрілку розташувати над провідником?

Під провідником магнітна стрілка зорієнтується так, що повернеться до нас південним полюсом ($S$). Якщо помістити стрілку над провідником, напрямок поля зміниться на протилежний, і вона повернеться до нас північним полюсом ($N$).

4. Над котушкою підвішено магніт (рис. 4). Що відбудеться, якщо замкнути коло?

Після замикання кола на верхньому кінці котушки утвориться північний магнітний полюс ($N$). Оскільки магніт звернений до котушки південним полюсом ($S$), він притягнеться і почне втягуватися всередину котушки.

5. Визначте полюси джерела струму на рис. 5.

Знаючи орієнтацію магнітного поля котушки та застосовуючи правило правої руки, знаходимо напрямок струму у витках. Отже, лівий полюс джерела струму є позитивним («$+$»), а правий — негативним («$-»).

6. У деяких випадках магнітне поле струму не є бажаним. У такому разі використовують біфілярну намотку: провід скручують удвоє так, щоб обидва його кінці опинилися поряд. У чому сенс такої намотки?

Під час біфілярного намотування струми у двох суміжних гілках дроту течуть у протилежних напрямках. Створювані ними магнітні поля мають однаковий модуль, але протилежний напрямок, тому вони взаємно гасять (компенсують) одне одного.