Zjawiska magnetyczne 

Z ruchem ³adunków elektrycznych, czyli z przep³ywem pr±du elektrycznego zwi±zane jest  oddzia³ywanie inne od omawianego dotychczas oddzia³ywania statycznych ³adunków oraz od zjawisk zachodz±cych w przewodniku. Oddzia³ywanie to mo¿e byæ ³atwo wykryte za pomoc± ig³y magnetycznej umieszczonej w pobli¿u przewodnika z pr±dem. Nazywamy je oddzia³ywaniem magnetycznym.

Zjawiska magnetyczne znane s± od dawna. Ju¿ w staro¿ytno¶ci obserwowano wystêpowanie si³ pomiêdzy kawa³kami rud ¿elaza znajdowanymi w Azji Mniejszej (Magnezji) oraz ich oddzia³ywania na przedmioty ¿elazne. Kolejne obserwacje doprowadzi³y do skonstruowania busoli magnetycznej, która odegra³a wa¿na rolê w morskich eksploracjach ¶wiata. 

Za prze³om w badaniu zjawisk magnetycznych mo¿na uznaæ do¶wiadczenia Oersteda wykonane w 1820 roku. Duñski fizyk Hans Christian Oersted  zaobserwowa³, ¿e ig³a magnetyczna umieszczona pod przewodnikiem przez który p³ynie pr±d ustawia siê do tego przewodnika prostopadle. Po zmianie kierunku pr±du ig³a obraca siê o 180 stopni.

Zak³adaj±c, ¿e wiedza nasza ogranicza siê do pierwszych wyk³adów kursu o elektryczno¶ci, wynik do¶wiadczenia Oersteda powinien wywo³aæ w nas spore zdziwienie!

  • Po pierwsze - pamiêtamy, ¿e przewodnik w którym p³ynie pr±d pozostaje elektrycznie obojêtny. Rzeczywi¶cie,  taka sama wielko¶æ ³adunku wp³ywa z jednej co i wyp³ywa z drugiej strony przewodnika. Wynika z tego, ¿e ig³a reaguje nie na obecno¶æ ³adunków elektrycznych, ale na ich ruch.
  • Po drugie - gdyby¶my w naszych staraniach zrozumienia obserwacji Oersteda potraktowali ig³ê magnetyczn± jak dipol elektryczny to powinni¶my raczej oczekiwaæ przyci±gania którego¶ jej koñca do przewodnika lub ustawienia siê ig³y wzd³u¿ kierunku ruchu ³adunków. Dlaczego wiêc ig³a ustawia siê prostopadle do kierunku przep³ywu pr±du (?) 

Rzeczywi¶cie - chodzi tu wyra¼nie o inne zjawisko, które kieruje siê innymi prawami ni¿ poznane dotychczas. Wiemy, ¿e ig³a posiada bieguny: pó³nocny N i po³udniowy S. Jest wiêc sens traktowaæ j± jako dipol i za³o¿yæ ¿e ig³a ustawia siê wzd³u¿ wyró¿nionego kierunku, ale innego ni¿ kierunek pola elektrycznego.

Rys 4.w.1.
Schemat do¶wiadczenia Oersteda; widok z góry. Czerwonym kolorem pokazany jest przewodnik pod którym umieszczona jest ig³a magnetyczna:
a.) w przewodniku nie p³ynie pr±d: ustawienie ig³y okre¶la kierunek pola magnetycznego Ziemi,
b.), c.) w przewodniku p³ynie pr±d w kierunku wskazanym strza³k±: ig³a ustawiona jest prostopadle do kierunku przep³ywu pr±du.

Zapiszmy konkluzje wynikaj±ce z do¶wiadczenia Oersteda nazywaj±c to pole na które reaguje ig³a magnetyczna - polem magnetycznym.

  1. Uporz±dkowany ruch ³adunków elektrycznych wywo³uje w otaczaj±cej przestrzeni powstawanie pola magnetycznego. 
  2. Pole to ma charakter pola wektorowego (posiada w³asno¶ci kierunkowe).
  3. Linie si³ tego pola s± prostopad³e do kierunku ruchu ³adunków elektrycznych. 
Pojawia siê jednak szereg pytañ. Jak zmienia siê pole magnetyczne w funkcji odleg³o¶ci od przewodnika lub poruszaj±cego siê ³adunku? Jaki jest jego kierunek w zale¿no¶ci od kierunku ruchu ³adunku lub pr±du p³yn±cego w przewodniku? Jak wyznaczyæ pole dla przewodnika, który nie jest prostoliniowy? Jakie bêdzie pole kiedy w przestrzeni pojawi siê wiele przewodników, a w ka¿dym z nich pr±d bêdzie inny? Czy przewodniki te bêd± na siebie wzajemnie oddzia³ywaæ?

Dalsze nasze rozwa¿ania po¶wiêcone bêd± znalezieniu odpowiedzi na te i wiele innych pytañ dotycz±cych niezwykle ciekawych w³asno¶ci pola magnetycznego.