Презентация на тему: "Опыт Эрстеда"

ОПЫТ ЭРСТЕДА

Ганс Кристиан Эрстед помещал над магнитной стрелкой прямолинейный  металлический   проводник , направленный параллельно стрелке. При пропускании через проводник электрического тока стрелка поворачивалась почти перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на 180°. Аналогичный разворот наблюдался, если провод переносился на другую сторону, располагаясь не над, а под стрелкой.

Принято считать, что это открытие было совершенно случайно: профессор Эрстед демонстрировал студентам опыт по тепловому воздействию электрического тока, при этом на экспериментальном столе находилась также и магнитная стрелка. Один из студентов обратил внимание профессора на то, что в момент замыкания электрической цепи стрелка немного отклонялась. Позднее Эрстед повторил опыт с более мощными батареями, усилив тем самым эффект. При этом сам он в своих поздних работах отрицал случайный характер открытия: «Все присутствующие в аудитории — свидетели того, что я заранее объявил о результате эксперимента. Открытие, таким образом, не было случайностью…»

ОБЬЯСНЕНИЕ ОПЫТА

Согласно современным представлениям, при протекании через прямолинейный проводник электрического тока в пространстве вокруг него возникает  магнитное поле ,  силовые линии  которого представляют собой  окружности  с центром на оси проводника. При этом величина магнитного поля пропорциональна  силе тока , текущего в проводнике, и обратно пропорциональна расстоянию до проводника

где  B  —  модуль вектора   индукции магнитного поля ,  i  — сила тока,  r  — расстояние от точки наблюдения до проводника,  c  —  скорость света  (здесь использована запись в  гауссовой системе единиц ).

При помещении в магнитное поле вещества, имеющего ненулевой магнитный момент (магнита), на него начинает действовать момент силы Лоренца, пропорциональный индукции магнитного поля и величине магнитного момента, а также синусу угла между их векторами

M=Bp m sinA

где  M  — модуль вектора момента сил, действующих на магнитный момент,   — величина магнитного момента,   — угол между векторами   и 

Момент сил стремится выстроить магнитную стрелку параллельно направлению вектора магнитной индукции, то есть перпендикулярно проводнику с током. Этот эффект тем сильнее, чем выше сила тока в проводнике и чем больше сила магнита. На практике действию магнитной силы противостоят  силы трения  в точке крепления магнитной стрелки, поэтому эффект может быть слабо выражен.