Ηλεκτρικό ρεύμα και μαγνητικό πεδίο

Ποια είναι η μορφή του μαγνητικού πεδίου γύρω από έναν ευθύγραμμο ρευματοφόρο αγωγό;

Γύρω από έναν τέτοιο αγωγό ρινίσματα σιδήρου διατάσσονται σε κύκλους με κέντρο πάνω στον αγωγό (Εικ. 4.60). Δηλαδή, οι δυναμικές γραμμές είναι ομόκεντροι κύκλοι με κέντρο κάποιο σημείο του αγωγού και κάθετοι σε αυτόν.

Τώρα, μπορούμε να κατανοήσουμε γιατί μια μαγνητική βελόνα στρέφεται κάθετα προς τον αγωγό: Σε κάθε πόλο της βελόνας ασκείται μαγνητική δύναμη η οποία έχει τη διεύθυνση των δυναμικών γραμμών, δηλαδή είναι κάθετη προς τον αγωγό.

Με παρόμοιο τρόπο μπορούμε να προσδιορίσουμε τη μορφή των δυναμικών γραμμών του μαγνητικού πεδίου γύρω από έναν κυκλικό αγωγό που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα (Εικ. 4.61).

Μαγνητικό πεδίο αγωγού που διαρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα και μαγνήτη Παρατηρώντας προσεκτικά τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται γύρω από έναν ρευματοφόρο αγωγό και από έναν μαγνήτη διαπιστώνουμε ότι διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Οι δυναμικές γραμμές του πεδίου που παράγεται από το ηλεκτρικό ρεύμα του αγωγού διατάσσονται γύρω από αυτόν. Αντιθέτως, οι δυναμικές γραμμές του πεδίου που προέρχεται από έναν μαγνήτη αρχίζουν και καταλήγουν στους πόλους του. Μοιάζουν δηλαδή, με τις δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από δύο αντίθετα ηλεκτρισμένες σφαίρες.

Γνωρίζουμε ωστόσο ότι ο μαγνήτης αποτελείται από μοριακούς μαγνήτες. Επομένως η πραγματική αφετηρία και το τέρμα των δυναμικών γραμμών του μαγνητικού του πεδίου πρέπει να αναζητηθεί στο εσωτερικό του. Δηλαδή, για να γνωρίσουμε τη μορφή του μαγνητικού πεδίου του μαγνήτη θα πρέπει να μελετήσουμε τη δομή της ύλης από την οποία αποτελείται.

Εικόνα 4.60 Σε ένα κομμάτι χαρτόνι το οποίο είναι κάθετο στο σύρμα σκορπίζουμε ρινίσματα σιδήρου. Μόλις στον αγωγό δημιουργηθεί ηλεκτρικό ρεύμα, τα ρινίσματα διατάσσονται σε κύκλους.

Εικόνα 4.61 Οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου που παράγεται γύρω από έναν κυκλικό ρευματοφόρο αγωγό.