Правило буравчика
В случае прямолинейного тока линии магнитного поля представляют собой окружности, центры которых лежат на одной оси, совпадающей с этим проводником, с прямолинейным проводником, по которому течет ток. При этом направление тока в проводнике и направление магнитных линий связаны между собой так называемым правилом буравчика. Вот сейчас у меня в руках столярный буравчик, с помощью которого просверливают отверстие в дереве. Буравчик имеет рукоятку и ось. Если я буду вращать рукоятку буравчика по часовой стрелке (я смотрю с этой стороны), вращая рукоятку буравчика по часовой стрелке, ось буравчика перемещается вправо, буравчик при этом завинчивается. Если же я вращаю рукоятку буравчика против часовой стрелки, то ось буравчика перемещается влево, и буравчик при этом вывинчивается.
Как же связаны между собой направление тока в прямолинейном проводнике и направление магнитных линий? Направление магнитной линии, как известно, задается направлением северного конца магнитной стрелки, которая ориентируется в магнитном поле по касательной к линии. Если мы знаем направление тока в проводнике, то можно узнать направление магнитной линии следующим образом: надо вращать рукоятку буравчика таким образом, чтоб его ось двигалась по току, и тогда направление вращения рукоятки буравчика покажет нам направление магнитной линии. Если же мы знаем направление магнитной линии, а о направлении магнитной линии, как я только что уже говорил, можно судить по направлению северного конца магнитной стрелки, так вот, если мы знаем направление магнитной линии, то надо вращать рукоятку буравчика по направлению магнитной линии и, глядя на то, как при этом перемещается ось буравчика, судить о направлении тока в проводнике.
Посмотрим опыт. В фанерном листе просверлено отверстие, и сквозь это отверстие пропущен прямолинейный проводник, по которому мы будем пропускать ток. На фанере нарисована окружность, центр которой совпадает с точкой на проводнике. И на этой окружности, в одном из мест этой окружности установлен компас. Сейчас стрелка компаса показывает на север и на юг, она расположилась в плоскости магнитного меридиана Земли. Треугольник стрелки - это северный конец магнитной стрелки.
Попробуем пропустить по проводнику ток, замкнем цепь. Вы видите, стрелка повернулась, и после ряда колебаний ось стрелки устанавливается по касательной к этой окружности. Если изменить направление тока в цепи, то стрелка поворачивается на 180 градусов и, после ряда колебаний, вновь устанавливается по касательной к окружности. Если перемещать стрелку по окружности, двигать ее вдоль этого фанерного листа так, чтобы ее ось совпадала с окружностью, то при этом мы заметим, что стрелка тоже будет поворачиваться и располагаться все время по касательной к окружности.
Вернем стрелку в исходное положение и попробуем по направлению стрелки определить направление тока в проводнике. Сейчас, судя по положению северного конца магнитной стрелки, линии магнитного поля направлены по часовой стрелке, если смотреть на них сверху. Значит, мы должны вращать рукоятку буравчика таким образом, чтобы вращение происходило по часовой стрелке. Но при вращении рукоятки буравчика по часовой стрелке ось буравчика будет перемещаться вниз, при этом буравчик будет завинчиваться в фанеру, в доску. Следовательно, ток сейчас по проводнику идет сверху вниз.
Если же изменить направление тока в проводнике, то вы видите, что стрелка также переворачивается. Сейчас северный конец магнитной стрелки ориентирован таким образом, что можно по нему, по этому северному концу судить о направлении линий магнитного поля этого прямолинейного тока. Эти линии сейчас направлены против часовой стрелки. И чтобы определить сейчас направление тока в проводнике, мы должны вращать рукоятку буравчика против часовой стрелки, то есть мы должны вывинчивать буравчик. Если мы вывинчиваем буравчик, его ось перемещается вверх, и это означает, что в данном случае ток в проводнике направлен снизу вверх.
