Номер 4, страница 178 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?

...в чем состоит опыт Эрстеда?

Опыт Эрстеда — это фундаментальный эксперимент в области электромагнетизма, проведенный датским физиком Гансом Христианом Эрстедом в 1820 году. Этот опыт впервые экспериментально продемонстрировал существование связи между электрическими и магнитными явлениями.

Суть опыта заключается в следующем:

• Над или под магнитной стрелкой компаса, которая в отсутствие других магнитных полей ориентирована вдоль магнитного поля Земли (с севера на юг), располагался прямой металлический проводник.
• Проводник подключался к источнику постоянного тока (в опытах Эрстеда это был вольтов столб).
• В момент замыкания цепи, когда по проводнику начинал течь электрический ток, магнитная стрелка отклонялась от своего первоначального положения. Она стремилась расположиться перпендикулярно проводнику.
• При размыкании цепи (прекращении тока) стрелка возвращалась в исходное положение.
• Если изменить направление тока на противоположное, стрелка отклонялась в другую сторону, также стремясь занять перпендикулярное положение.

Из этих наблюдений Эрстед сделал важнейший вывод: электрический ток порождает вокруг себя магнитное поле. Именно это поле и действует на магнитную стрелку, вызывая ее поворот. Таким образом, опыт Эрстеда доказал, что электричество и магнетизм — это не изолированные друг от друга явления, а проявления единого электромагнитного взаимодействия.

Ответ: Опыт Эрстеда состоит в демонстрации отклонения магнитной стрелки под действием проводника, по которому протекает электрический ток. Этот опыт доказывает, что вокруг любого проводника с током существует магнитное поле.

4. Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?

Связь между электрическим током и магнитным полем является фундаментальной, двусторонней и лежит в основе всего учения об электромагнетизме. Эта связь проявляется в двух ключевых явлениях:

1. Электрический ток порождает магнитное поле. Любое упорядоченное движение электрических зарядов (то есть электрический ток) создает в окружающем пространстве магнитное поле. Это явление было открыто Гансом Христианом Эрстедом. Силовые линии этого магнитного поля являются замкнутыми кривыми, охватывающими проводник с током. Направление линий магнитной индукции $ \vec{B} $ можно определить по правилу правой руки: если большой палец правой руки направить по току, то остальные четыре пальца, обхватывающие проводник, укажут направление силовых линий магнитного поля.
2. Изменяющееся магнитное поле порождает электрический ток. Переменное во времени магнитное поле создает в пространстве вихревое электрическое поле. Если в это поле поместить замкнутый проводящий контур, то электрическое поле вызовет в нем направленное движение зарядов — индукционный электрический ток. Это явление называется электромагнитной индукцией и было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. Электродвижущая сила (ЭДС) индукции, согласно закону Фарадея, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока $ \Phi $, пронизывающего контур: $ \mathcal{E}_{i} = - \frac{d\Phi}{dt} $.

Таким образом, электрические и магнитные поля неразрывно связаны. Они являются двумя компонентами единого электромагнитного поля. Эта взаимосвязь — движущиеся заряды создают магнитное поле, а переменное магнитное поле порождает электрическое поле — является краеугольным камнем классической электродинамики и полностью описывается системой уравнений Максвелла.

Ответ: Связь между электрическим током и магнитным полем двусторонняя: с одной стороны, электрический ток всегда создает вокруг себя магнитное поле; с другой стороны, переменное магнитное поле способно создавать электрический ток в замкнутом проводнике (явление электромагнитной индукции).