Oerstedova zkušenost

Oerstedův experiment  je klasický experiment, který provedl v roce 1820 Oersted a je prvním experimentálním důkazem vlivu elektrického proudu na magnet [1] .

The Essence of Experience

Hans Christian Oersted umístil nad magnetickou jehlu rovný kovový vodič , nasměrovaný rovnoběžně se šipkou. Když vodičem procházel elektrický proud, šipka se otočila téměř kolmo k vodiči. Když se změnil směr proudu, jehla se otočila o 180°. Podobné obrácení bylo pozorováno, pokud byl drát přenesen na druhou stranu, která se nenacházela nad, ale pod šipkou.

Všeobecně se uznává, že tento objev byl zcela náhodný: Profesor Oersted předvedl studentům pokus o tepelných účincích elektrického proudu, přičemž na pokusném stole byla i magnetická střelka. Jeden ze studentů profesora upozornil na to, že v okamžiku uzavření elektrického obvodu se šipka mírně vychýlila. Oersted později experiment zopakoval s výkonnějšími bateriemi, čímž účinek ještě zesílil. Sám přitom ve svých pozdějších dílech nahodilost objevu popíral: „Všichni přítomní v publiku jsou svědky toho, že jsem výsledek experimentu oznámil předem. Objev tedy nebyl náhodný…“ [2] .

Vysvětlení zkušeností

Podle moderních koncepcí, když elektrický proud protéká přímým vodičem, vzniká v prostoru kolem něj magnetické pole , jehož siločáry jsou kruhy se středem v ose vodiče. V tomto případě je velikost magnetického pole úměrná síle proudu tekoucího vodičem a nepřímo úměrná vzdálenosti od vodiče [3] :

kde B  je modul vektoru indukce magnetického pole , i  je síla proudu, r  je vzdálenost od pozorovacího bodu k vodiči, c  je rychlost světla (zde používáme označení v Gaussově soustavě jednotek ).

Když je látka s nenulovým magnetickým momentem ( magnet ) umístěna do magnetického pole, začne na ni působit moment Lorentzovy síly úměrný indukci magnetického pole a velikosti magnetického momentu, jakož i sinus úhlu mezi jejich vektory [4] :

kde M  je modul vektoru momentu sil působících na magnetický moment,  je velikost magnetického momentu,  je úhel mezi vektory a

Moment sil má tendenci vytvářet magnetickou jehlu rovnoběžnou se směrem vektoru magnetické indukce, to znamená kolmo k vodiči s proudem. Tento efekt je tím silnější, čím vyšší je proudová síla ve vodiči a tím větší je síla magnetu. V praxi proti působení magnetické síly působí třecí síly v místě uchycení magnetické jehly, takže účinek může být vyjádřen slabě.

Role zkušenosti v dějinách fyziky

Experiment, popsaný 21. července 1820 v krátkém článku „ Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam “ [5] , se stal prvním experimentálním důkazem vztahu mezi elektrickými a magnetickými jevy.

Odkazy

Poznámky

  1. ↑ Sivukhin D.V. Obecný kurz fyziky. - M .: Nauka , 1977. - T. III. Elektřina. - S. 217. - 688 s.
  2. ↑ V. P. Kartsev. Adventures of the Great Equations Archivováno 12. října 2010 na Wayback Machine . Moskva: Vědomosti, 1986.
  3. ↑ Sivukhin D.V. Obecný kurz fyziky. - M .: Nauka , 1977. - T. III. Elektřina. - S. 222. - 688 s.
  4. ↑ Sivukhin D.V. Obecný kurz fyziky. - M .: Nauka , 1977. - T. III. Elektřina. - S. 227. - 688 s.
  5. ↑ Magnetický účinek proudu. Oerstedova zkušenost Archivní kopie z 27. října 2012 na Wayback Machine (z knihy "History of Physics" od Maria Liezziho )