§ 51. Магнитное поле

Магнит и проводник с током способны действовать на другие объекты без непосредственного соприкосновения. Такое взаимодействие объясняют существованием магнитного поля в окружающем пространстве. Его создают намагниченные тела и движущиеся электрические заряды, в частности токи в проводниках. Поле обнаруживают по силовому действию на магнитную стрелку или другой проводник с током. Оно является физической реальностью, а изображаемые в учебнике линии служат лишь способом его описания.

Связь электрических и магнитных явлений показал опыт Эрстеда. Рядом с магнитной стрелкой помещают проводник и пропускают через него ток. Стрелка отклоняется от первоначального направления, хотя провод не касается её. Если выключить ток, действие проводника исчезает, и стрелка снова ориентируется главным образом по земному полю. Изменение направления тока меняет направление магнитного воздействия. Такой опыт позволяет отличить магнитное действие тока от простого механического толчка или случайного движения стрелки.

Проводники с токами также взаимодействуют между собой. Взаимодействие объясняется тем, что каждый ток создаёт поле, действующее на другой проводник. Поэтому электрические и магнитные явления нельзя считать полностью независимыми. Энергия для движения элементов цепи связана с источником и изменением состояния всей системы, а не возникает из ничего. При описании опыта важно назвать источник поля, объект, на который оно действует, и наблюдаемый результат — отклонение, притяжение или отталкивание.

Ампер предположил, что магнитные свойства вещества связаны с микроскопическими токами внутри него. Эта идея помогла связать постоянные магниты с электрическими явлениями. Современное объяснение учитывает магнитные свойства электронов и строение вещества, поэтому не следует буквально представлять атомы как маленькие школьные катушки. На уровне изучаемой темы главное состоит в единстве происхождения магнитных явлений и возможности исследовать их через токи. Магнитное поле отличается от электрического, хотя оба вида поля связаны между собой в электромагнитных процессах.