Опыт Эрстеда

Х. К. Эрстед обнаружил, что проводник, при пропускании через него электрического тока, создаёт вокруг себя направленное магнитное поле.
Для демонстрации этого явления используем небольшой проводник, подключённый к источнику напряжения, и компас. На фото видно, что при пропускании тока магнитная стрелка компаса изменяет своё направление.

Магнитное поле проводника с током

Магнитное поле проводника с током представляет собой концентрические окружности, направление которых можно определить по правилу правой руки.

Правило правой руки для прямого проводника

Если обхватить проводник правой рукой так, чтобы отставленный большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление вращения магнитного поля.

Для пространственного обозначения направления вектора магнитной индукции часто используют знаки:

Знаки для пространственного обозначения направления вектора магнитной индукции

Магнитное поле витка с током

Виток с проводом тоже является источником магнитного поля. Его магнитная индукция направлена по оси витка, а её направление также можно определить по правилу правой руки.

Правило правой руки для витка

Если обхватить виток правой рукой так, что четыре пальца будут направлены по направлению тока в витке, то отставленный большой палец покажет направление вектора магнитной индукции.

Демонстрация опыта

Рассмотрим это явление на опыте. Для этого соберём установку, состоящую из источника тока, подключённого к нему витка провода и магнитной стрелки компаса.
Из первого опыта видно, что, когда катушка не подключена к источнику тока, магнитная стрелка ориентируется по магнитному полю Земли, указывая на север.

Далее подключим катушку к источнику постоянного тока.

Магнитное поле проводника с током (демонстрация опыта)

Из второго опыта видно, что стрелка переориентировалась, заняв положение вдоль оси витка с током.

Задание 1

На рисунке изображён горизонтальный проводник, по которому течёт электрический ток в направлении «к нам». Куда направлен вектор магнитной индукции в точке А? Укажите цифру, соответствующую верному варианту ответа:
вправо,
вертикально вниз,
вертикально вверх,
влево.

Магнитное поле проводника с током (примеры решения задач)

По правилу правой руки: большой палец по току, четыре согнутых пальца покажут направление вектора магнитной индукции.
Вектор магнитной индукции направлен вверх по касательной к окружности.
Ответ: 3.

Задание 2

На рисунке изображён длинный прямой цилиндрический проводник, по которому течёт электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен относительно рисунка (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор $\vec{B}$ магнитной индукции поля этого тока в точке $C$? Ответ запишите словом (словами).

Магнитное поле проводника с током (примеры решения задач 2)

По правилу правой руки: большой палец по току, четыре согнутых пальца покажут направление вектора магнитной индукции.
Вектор $\vec{B}$ направлен от наблюдателя.
Ответ: от наблюдателя.

Задание 3

На рисунке показаны сечения двух параллельных длинных прямых проводников и направления токов в них. Сила тока $I_1$ в первом проводнике меньше силы тока $I_2$ во втором проводнике. Куда направлен относительно рисунка (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор индукции магнитного поля этих проводников в точке $A$, расположенной точно посередине между проводниками? Ответ запишите словом (словами).

Магнитное поле проводника с током (примеры решения задач 3)

Проводники создают магнитное поле, векторы магнитной индукции направлены следующим образом (по правилу правой руки).
Но так как сила тока в проводнике $I_1 < I_2$, то на одинаковом расстоянии $r$ будет выполняться равенство $B_1 < B_2$.
Следовательно $\overline{B_2} + \overline{B_1}$ направлено вниз.
Ответ: вниз.