Опыт Эрстеда — интерактивный симулятор поля тока и компаса

Что это за опыт

«Опыт Эрстеда» — тот самый эксперимент 1820 года, с которого началась целая наука. Ханс Кристиан Эрстед заметил на лекции, что провод с током отклоняет стрелку компаса: над стрелкой вдоль линии север–юг лежит прямой провод, и стоит пустить ток — стрелка поворачивается вбок. Так впервые выяснилось, что электричество и магнетизм связаны.

Причина — магнитное поле тока. Вокруг провода оно кольцевое (правило буравчика), а его величина B = μ₀I ⁄ (2πr): чем больше ток и чем ближе стрелка, тем поле сильнее. На стрелку действуют сразу два поля — горизонтальное поле Земли (вдоль С–Ю, около 20 мкТл) и поле провода (поперёк), поэтому она встаёт вдоль их суммы: tg θ = B_{провода} ⁄ B_Земли.

Смените знак тока — кольцевое поле развернётся, и стрелка отклонится в другую сторону на тот же угол. В симуляторе это видно сразу с двух ракурсов: сверху — компас с градусной шкалой, снизу — сечение провода с символом ⊙/⊗ и кольцевыми линиями индукции.

Формулы

Методичка к уроку

Как показать опыт за пять минут на проекторе или интерактивной доске:

• Нажмите «Включить ток» — стрелка качнётся к положению равновесия и успокоится; «Сброс» вернёт прибор в исходное состояние.
• Двигайте «Ток I»: рост тока увеличивает угол отклонения, а смена знака разворачивает стрелку в другую сторону — на схеме меняется символ ⊙/⊗.
• Уменьшайте «Расстояние до провода r» — поле растёт как 1 ⁄ r, и стрелка отклоняется сильнее (на 1 см вместо 2 см угол уходит с 68° к ≈ 79°).
• Включите тумблер «Линии поля вокруг провода», чтобы показать кольцевые линии индукции в сечении провода.

Полная методичка с формулами, графиком, примером расчёта и задачами для самопроверки встроена в сам симулятор — кнопка «📘 Как это работает».

Частые вопросы

Похожие опыты

Лампочка от микроволновки Катушка Теслы Клетка Фарадея