Μάθημα : Φυσική Γ'ΕΠΑΛ - Μέρος Ι

Πείραμα

Ο μεταλλικός αγωγός έχει τεντωθεί, ώστε να έχει, αρχικά, τη διεύθυνση μαγνητικής βελόνας σε ελεύθερη εξάρτηση, δηλαδή τη διεύθυνση μαγνητικού βορρά-μαγνητικού νότου. Τα άκρα του αγωγού έχουν συνδεθεί με τους πόλους πηγής. Στο κύκλωμα έχει τοποθετηθεί σε σειρά αντιστάτης με ρυθμιζόμενη αντίσταση και διακόπτης, ο οποίος αρχικά είναι ανοιχτός. Όταν κλείσουμε το διακόπτη, θα παρατηρήσουμε ότι η μαγνητική βελόνα θα κάνει ένα απότομο "τίναγμα" και μετά από λίγες αιωρήσεις θα ισορροπήσει σε μία θέση η οποία θα σχηματίζει κάποια γωνία με την αρχική θέση της, όπως φαίνεται στην εικόνα:

Ερμηνεία

Η ερμηνεία της ''συμπεριφοράς" της βελόνας πρέπει να αναζητηθεί στη δίοδο του ρεύματος μέσα από τον αγωγό, αφού η δίοδος ρεύματος είναι η μόνη μεταβολή που παρατηρήθηκε με το κλείσιμο του διακόπτη . Γνωρίζουμε εξάλλου ότι η μαγνητική βελόνα επηρεάζεται από τα μαγνητικά πεδία. Το συμπέρασμα είναι άμεσο: το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί μαγνητικό πεδίο.

Το φαινόμενο είναι γενικό. Κάθε ρευματοφόρος αγωγός δημιουργεί στο χώρο μαγνητικό πεδίο. Στην περίπτωση κατά την οποία ο αγωγός έχει κάποιο απλό γεωμετρικό σχήμα (π.χ. ευθύγραμμος αγωγός, κυκλικός αγωγός), είναι δυνατός και ο μαθηματικός υπολογισμός ποσοτικών στοιχείων για το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου στα διάφορα σημεία του χώρου. Το μαγνητικό πεδίο περιγράφεται από ένα διανυσματικό μέγεθος το οποίο ονομάζεται πεδίο Β και συμβολίζεται με Β. Αν η τιμή του πεδίου Β είναι ίδια σε κάθε σημείο του μαγνητικού πεδίου, τότε το μαγνητικό πεδίο ονομάζεται ομογενές.