Первые опыты по действию проводника с током на магнитную стрелку Эрстед
провел в 1820 году и к сожалению не описал поведение самой стрелки при
натиске отклоняющей силы, фиксировались только углы отклонения.
Принято считать, что линии напряженности
магнитного поля прямолинейного проводника с постоянным током замкнуты
и имеют вид концентрических окружностей, лежащих в плоскости перпендикулярной
проводнику. Ниже будет показано, что это не так и является старым и укоренившимся
заблуждением (в конце статьи, автор дает частичное опровержение материалу и публикует новые данные).
По непонятной причине еще в школьном опыте
с магнитной стрелкой и проводником с постоянным током отклонение магнитной
стрелки интерпретируется весьма поверхностно, тем самым ученики сбиваются
с толку и вводятся в заблуждение. Это заблуждение далее распространяется
на студентов высшей школы, а может и на зрелых ученых мужей. Если прочитать
описание опыта самого Эрстеда, и повторить его, то перед вами будет любопытная
картина. На flash-анимации проиллюстрирован проведенный мной опыт Эрстеда,
когда магнитная стрелка располагается ниже плоскости проводника и ориентирована
параллельно проводнику до включения тока.
При включении источника питания магнитная стрелка почти мгновенно
ориентируется по полю, при выключении, "неспеша" возвращается
в исходное состояние. Во всех курсах по физике такое поведение магнитной
стрелки интерпретируется как всего навсего стремление магнитной стрелки
ориентироваться по магнитному полю проводника, якобы земная составляющая
магнитного поля не дает стрелке полностью встать по магнитному полю проводника.
Но почти мгновенная ориентация при токе и медленный откат магнитной стрелки
в исходное состояние позволяет полностью исключить из рассмотрения земную
составляющую.
* на иллюстрации установка изображена условно, в реальном эксперименте прямолинейный участок проводника
был длинной 1.5 метра, источник располагался на расстоянии не менее 2.5
метра от стрелки и был экранирован фольгированным текстолитоом.
Сила тока в проводнике, к сожалению, не измерялась, я решил, как и Эрстед,
довольствоваться тем что провод нагревался. У Эрстеда он краснел.
В качестве стрелки использовался обычный туристический компас в пластмассовом
корпусе, где магнитная стрелка почти невесома. В школьных опытах исползуется
достаточно массивная магнитная стрелка, а значит очень инертная, на которой
невозможно наблюдать описанный мной эффект.
Из выше сказанного и работы самого Эрстеда,
я предлагаю новую структуру магнитного поля проводника с постоянным током,
которая изображена на flash-анимации (движение красных точек показывает направление
вектора напряженности магнитного поля, синие точки "бегут" по направлению тока в проводнике).
Если принять такую структуру магнитного
поля с продольной составляющей вектора напряженности вдоль проводника,
то необходимо пересмотреть уравнения Максвелла, в которых эта составляющая
не учитывается.
Я утверждаю, существующая классическая
теория электромагнитного поля не полна и требует основательной переработки
и нового осмысления.
В настоящем опыте я использовал малые токи. При большем токе магнитная стрелка легко преодалевает "предел"
в 45 градусов. Описанный в настоящей статье эксперимент,
откровенно слаб, но натолкнул меня на гипотезу о существовании продольной
составляющей магнитного поля проводника с постоянным током.
Новые измерения, методика и обработка которых совершенно другая, показали наличие продольной составляющей магнитного
поля, которая составила 0,0506 +/- 0,0047 долей от перпендикулярной (Максвелловской).
Большое спасибо Прокофьеву Александру, Изотову
Антону, Пытляку Александру, Игорю Ефимову за обсуждение, полезные критические
замечания и ценные советы.
