Магнитное действие эл тока. Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое

Большинство операций над примитивными типами выполняется не с помощью методов, а с помощью специальных символов, называемых знаком операции .

Операция присваивания

Унарные операции

• унарный минус " - " – меняет знак числа или выражения на противоположный;
• унарный плюс " + " – не выполняет никаких действий над числом или выражением;
• побитовое дополнение " ~ " (только для целых) – инвертирует все биты поля числа (меняет 0 на 1 и 1 на 0);
• инкремент " ++ " (только для целых) – увеличивает значение переменной на 1;
• декремент " -- " (только для целых) – уменьшает значение переменной на 1.

Арифметические бинарные операции

• сложение " + ";
• вычитание " - ";
• умножение " * ";
• деление " / ";
• вычисление остатка от деления целых чисел " % " (возвращает остаток от деления первого числа на второе, причем результат будет иметь тот же знак, что и делимое), например, результат операции 5%3 будет равен 2 , а результат операции (-7)%(-4) будет равен -3 . В Java операция может использоваться и для вещественных переменных (типа float или double).

Побитовые операции

• Побитовые операции рассматривают исходные числовые значения как поля битов и выполняют над ними следующие действия:
• установка бита в i -ой позиции поля результата в 1 , если оба бита в i -ых позициях операндов равны 1 , или в 0 в противном случае – побитовое И (" & ");
• установка бита в i -ой позиции поля результата в 1 , если хотя бы один бит в i -ых позициях операндов равен 1 , или в 0 в противном случае – побитовое ИЛИ (" | ");
• установка бита в i -ой позиции поля результата в 1 , если биты в i -ых позициях операндов не равны друг другу, или в 0 в противном случае – побитовое исключающее ИЛИ (" ^ ");
• сдвиг влево битов поля первого операнда на количество битов, определяемое вторым операндом (бит знака числа при этом не меняется) – побитовый сдвиг влево с учетом знака " << ";
• сдвиг вправо битов поля первого операнда на количество битов, определяемое вторым операндом (бит знака числа при этом не меняется) – побитовый сдвиг вправо с учетом знака " >> ";
• сдвиг вправо битов поля первого операнда на количество битов, определяемое вторым операндом (бит знака числа при этом также сдвигается) – побитовый сдвиг вправо без учета знака " >>> ".

1. Побитовое И

   int x = 112 ; int y = 94 ; int z; z = x & y; // z=80: 00000000 00000000 00000000 01010000

2. Побитовое ИЛИ

   int x = 112 ; // x: 00000000 00000000 00000000 01110000 int y = 94 ; // y: 00000000 00000000 00000000 01011110 int z; z = x | y; // z = 126: 00000000 00000000 00000000 01111110

3. Побитовое исключающее ИЛИ

   int x = 112 ; // x: 00000000 00000000 00000000 01110000 int y = 94 ; // y: 00000000 00000000 00000000 01011110 int z; z = x ^ y; // z = 46: 00000000 00000000 00000000 00101110

4. Сдвиг влево с учетом знака

   int x = 31 , z; // x: 00000000 00000000 00000000 00011111 z = x << 2 ; // z = 124: 00000000 00000000 00000000 01111100

5. Сдвиг вправо с учетом знака

   int x = - 17 , z; z = x >> 2 ; // z = -5: 11111111 11111111 11111111 11111011

6. Сдвиг вправо без учета знака

   int x = - 17 , z; // x: 11111111 11111111 11111111 11101111 z = x >>> 2 ; // z = 1073741819 // z: 00111111 11111111 11111111 11111011

Комбинированные операции

1. Выражение x += b означает x = x + b .
2. Выражение x -= b означает x = x - b .
3. Выражение x *= b означает x = x * b .
4. Выражение x /= b означает x = x / b .
5. Выражение x %= b означает x = x % b .
6. Выражение x &= b означает x = x & b .
7. Выражение x |= b означает x = x | b .
8. Выражение x ^= b означает x = x ^ b .
9. Выражение x <<= b означает x = x << b .
10. Выражение x >>= b означает x = x >> b .
11. Выражение x >>>= b означает x = x >>> b .

Операции сравнения

• " == " (равно), " != " (не равно),
• " > " (больше), " >= " (больше или равно),
• " < " (меньше) " <= " (меньше или равно)

Булевские операции

• отрицание "!" – замена false на true , или наоборот;
• операция И "&" – результат равен true , только, если оба операнда равны true , иначе результат – false ;
• операция ИЛИ " | " – результат равен true , только, если хотя бы один из операндов равен true , иначе результат – false .
• операция исключающее ИЛИ " ^ " – результат равен true , только, если операнды не равны друг другу, иначе результат – false .

Условная операция

Старшинство операций

Преобразование и приведение типов при выполнении операций

Java предоставляет богатый набор операторов для управления переменными. Все операторы Java можно разделить на следующие группы:

• арифметические операторы;
• операторы сравнения;
• побитовые операторы;
• логические операторы;
• операторы присваивания;
• прочие операторы.

Арифметические операторы

Арифметические операторы - используются в математических выражениях таким же образом, как они используются в алгебре. Предположим, целая переменная A равна 10, а переменная B равна 20. В следующей таблице перечислены арифметические операторы в Java:

Пример

Следующий простой пример показывает программно арифметические операторы. Скопируйте и вставьте следующий java-код в файл test.java, скомпилируйте и запустить эту программу:

Public class Test { public static void main(String args) { int a = 10; int b = 20; int c = 25; int d = 25; System.out.println("a + b = " + (a + b)); System.out.println("a - b = " + (a - b)); System.out.println("a * b = " + (a * b)); System.out.println("b / a = " + (b / a)); System.out.println("b % a = " + (b % a)); System.out.println("c % a = " + (c % a)); System.out.println("a++ = " + (a++)); System.out.println("b-- = " + (a--)); // Проверьте разницу в d++ и ++d System.out.println("d++ = " + (d++)); System.out.println("++d = " + (++d)); } }

A + b = 30 a - b = -10 a * b = 200 b / a = 2 b % a = 0 c % a = 5 a++ = 10 b-- = 11 d++ = 25 ++d = 27

Операторы сравнения

Есть следующие операторы сравнения, поддерживаемые на языке Java. Предположим, переменная A равна 10, а переменная B равна 20. В следующей таблице перечислены реляционные операторы или операторы сравнения в Java:

Пример

Следующий простой пример показывает, программно операторы сравнения в Java. Скопируйте и вставьте следующий java-код в файл test.java, скомпилируйте и запустить эту программу:

Public class Test { public static void main(String args) { int a = 10; int b = 20; System.out.println("a == b = " + (a == b)); System.out.println("a != b = " + (a != b)); System.out.println("a > b = " + (a > b)); System.out.println("a = a = " + (b >= a)); System.out.println("b

A == b = false a != b = true a > b = false a = a = true b

Побитовые операторы

Java определяет несколько побитовых операторов, которые могут быть применены для целочисленных типов: int, long, short, char и byte. В Java побитовый оператор работает над битами и выполняет операцию бит за битом. Предположим, если a = 60; и b = 13; то в двоичном формате они будут следующие:

a = 0011 1100
b = 0000 1101
-----------------
a&b = 0000 1100
a|b = 0011 1101
a^b = 0011 0001
~a = 1100 0011

Предположим целочисленные переменная A равна 60, а переменная B равна 13. В следующей таблице перечислены побитовые операторы в Java:

Пример

Следующий простой пример показывает, программно побитовые операторы в Java. Скопируйте и вставьте следующий java-код в файл test.java, скомпилируйте и запустить эту программу:

Public class Test { public static void main(String args) { int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */ int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */ int c = 0; c = a & b; /* 12 = 0000 1100 */ System.out.println("a & b = " + c); c = a | b; /* 61 = 0011 1101 */ System.out.println("a | b = " + c); c = a ^ b; /* 49 = 0011 0001 */ System.out.println("a ^ b = " + c); c = ~a; /*-61 = 1100 0011 */ System.out.println("~a = " + c); c = a > 2; /* 215 = 1111 */ System.out.println("a >> 2 = " + c); c = a >>> 2; /* 215 = 0000 1111 */ System.out.println("a >>> 2 = " + c); } }

Будет получен следующий результат:

A & b = 12 a | b = 61 a ^ b = 49 ~a = -61 a > 15 a >>> 15

Логические операторы

Предположим, логическая переменная A имеет значение true, а переменная B хранит false. В следующей таблице перечислены логические операторы в Java:

Пример

Public class Test { public static void main(String args) { boolean a = true; boolean b = false; System.out.println("a && b = " + (a&&b)); System.out.println("a || b = " + (a||b)); System.out.println("!(a && b) = " + !(a && b)); } }

Это произведет следующий результат:

A && b = false a || b = true !(a && b) = true

Операторы присваивания

Существуют следующие операторы присваивания, поддерживаемые языком Java:

Пример

Следующий простой пример показывает, программно логические операторы в Java. Скопируйте и вставьте следующий java-код в файл test.java, скомпилируйте и запустить эту программу:

Public class Test { public static void main(String args) { int a = 10; int b = 20; int c = 0; c = a + b; System.out.println("c = a + b = " + c); c += a ; System.out.println("c += a = " + c); c -= a ; System.out.println("c -= a = " + c); c *= a ; System.out.println("c *= a = " + c); a = 10; c = 15; c /= a ; System.out.println("c /= a = " + c); a = 10; c = 15; c %= a ; System.out.println("c %= a = " + c); c >= 2 ; System.out.println("c >>= 2 = " + c); c >>= 2 ; System.out.println("c >>= a = " + c); c &= a ; System.out.println("c &= 2 = " + c); c ^= a ; System.out.println("c ^= a = " + c); c |= a ; System.out.println("c |= a = " + c); } }

Будет получен следующий результат:

C = a + b = 30 c += a = 40 c -= a = 30 c *= a = 300 c /= a = 1 c %= a = 5 c >= 2 = 5 c >>= 2 = 1 c &= a = 0 c ^= a = 10 c |= a = 10

Прочие операторы

Есть несколько других операторов, поддерживаемых языком Java.

Тернарный оператор или условный оператор (?:)

Тернарный оператор - оператор, который состоит из трех операндов и используется для оценки выражений типа boolean. Тернарный оператор в Java также известен как условный оператор. Этот. Цель тернарного оператора или условного оператора заключается в том, чтобы решить, какое значение должно быть присвоено переменной. Оператор записывается в виде:

Переменная x = (выражение) ? значение if true: значение if false

Пример

Ниже приведен пример:

Public class Test { public static void main(String args){ int a , b; a = 10; b = (a == 1) ? 20: 30; System.out.println("Значение b: " + b); b = (a == 10) ? 20: 30; System.out.println("Значение b: " + b); } }

Будет получен следующий результат:

Значение b: 30 Значение b: 20

Оператор instanceof

Оператор instanceof - проверяет, является ли объект определенного типа (типа класса или типа интерфейса) и используется только для переменных ссылочного объекта. Оператор instanceof записывается в виде:

(Переменная ссылочного объекта) instanceof (класс/тип интерфейса)

Примеры

Если переменная ссылочного объекта в левой части оператора проходит проверку для класса/типа интерфейса на правой стороне, результатом будет значение true. Ниже приведен пример и описание оператора instanceof:

Public class Test { public static void main(String args){ String name = "Олег"; // Следующее вернётся верно, поскольку тип String boolean result = name instanceof String; System.out.println(result); } }

Будет получен следующий результат:

Этот оператор по-прежнему будет возвращать значение true, если сравниваемый объект является совместимым с типом на право назначения. Ниже приводится еще один пример:

Class Vehicle {} public class Car extends Vehicle { public static void main(String args){ Vehicle a = new Car(); boolean result = a instanceof Car; System.out.println(result); } }

Будет получен следующий результат:

Приоритет операторов в Java

Приоритет операторов определяет группирование терминов в выражении. Это влияет как вычисляется выражение. Некоторые операторы имеют более высокий приоритет, чем другие; например оператор умножения имеет более высокий приоритет, чем оператор сложения:

Например, x = 7 + 3 * 2. Здесь x присваивается значение 13, не 20, потому что оператор «*» имеет более высокий приоритет, чем «+», так что сначала перемножается «3 * 2», а затем добавляется «7».

В таблице операторы с наивысшим приоритетом размещаются в верхней части, и уровень приоритета снижается к нижней части таблицы. В выражении высокий приоритет операторов в Java будет оцениваться слева направо.

В следующем уроке поговорим об управлении циклом в программировании на Java. В этом уроке будут описаны различные типы циклов, как циклы могут быть использованы в разработке программ, и для каких целей они используются.

Магнитное действие тока

Марио Льоцци

ОПЫТ ЭРСТЕДА

Возможное существование тесной связи между электричеством и магнетизмом предполагали уже самые первые исследователи, пораженные аналогией электростатических и магнитостатических явлений притяжения и отталкивания. Это представление было настолько распространено, что сначала Кардан, а затем и Гильберт считали его предрассудком и всячески старались доказать различие этих двух явлений. Но это предположение снова возникло в XVIII веке уже с большим основанием, когда было установлено намагничивающее действие молнии, а Франклину и Беккариа удалось добиться намагничивания с помощью разряда лейденской банки. Законы Кулона, формально одинаковые для электростатических и магнитостатических явлений, вновь выдвинули эту проблему.

После того как благодаря батарее Вольта появилась возможность получать электрический ток в течение долгого времени, попытки обнаружить связь между электрическими и магнитными явлениями стали более частыми и более интенсивными. И все же, несмотря на интенсивные поиски, открытие заставило себя ждать целых двадцать лет. Причины такой задержки следует искать в научных представлениях, господствовавших в те времена. Все силы понимались только в ньютоновском смысле, т. е. как силы, которые действуют между материальными частицами по соединяющей их прямой. Поэтому исследователи старались обнаружить силы именно этого рода, создавая приспособления, с помощью которых они надеялись обнаружить предполагаемое притяжение или отталкивание между магнитным полюсом и электрическим током (или, выражаясь более общим образом, между "гальваническим флюидом" и магнитным флюидом) или же пытались намагнитить стальную иглу, направляя по ней ток.

Взаимодействие между гальваническим и магнитным флюидом пытался обнаружить и Джан Доменико Романьози (17611835) в опытах, описанных им в статье 1802 г., на которую Гульельмо Либри (18031869), Пьетро Конфильякки (17771844) и многие другие ссылались потом, приписывая Романьози приоритет этого открытия. Достаточно, однако, прочесть эту статью, чтобы убедиться, что в опытах Романьози, проводившихся с батареей с незамкнутой цепью и магнитной иглой, вообще нет электрического тока, и поэтому самое большее, что он мог наблюдать, это обычное электростатическое действие.

Когда 21 июля 1820 г. в одной очень лаконичной статье на четырех страничках (на латинском языке), озаглавленной "Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam" датский физик Ганс Христиан Эрстед (17771851) описал фундаментальный опыт по электромагнетизму, доказывающий, что ток в прямолинейном проводнике, идущем вдоль меридиана, отклоняет магнитную иглу от направления меридиана, интерес и удивление ученых были велики не только потому, что было получено столь, долго разыскивавшееся разрешение проблемы, но и потому, что новый опыт, как сразу же стало ясно, указывал на силу неньютоновского типа. В самом деле, из опыта Эрстеда ясно было видно, что сила, действующая между магнитным полюсом и элементом тока, направлена не по соединяющей их прямой, а по нормали к этой прямой, т. е. она, как тогда говорили, является "силой поворачивающей". Значение этого факта чувствовалось, уже тогда, хотя полностью оно было осознано лишь много лет спустя. Опыт Эрстеда вызвал первую трещину в ньютоновской модели мира.

О том затруднении, в которое попала наука, можно судить, например, по замешательству, в котором находились итальянские, французские, английские и немецкие переводчики, переводившие на родной язык латинскую статью Эрстеда. Часто, сделав буквальный перевод, представлявшийся им неясным, они приводили в примечании латинский оригинал.

Действительно неясным в статье Эрстеда еще и сегодня остается объяснение, которое он пытается дать наблюдавшимся им явлениям, обусловленным, по его мнению, двумя противоположно направленными спиральными движениями вокруг проводника "электрической материи, соответственно положительной и отрицательной".

Исключительность явления, открытого Эрстедом, сразу же привлекла к нему большое внимание экспериментаторов и теоретиков. Араго, вернувшись из Женевы, где он присутствовал при аналогичных опытах, повторенных Де ла Ривом, рассказал о них в Париже, а в сентябре того же 1820 г. собрал свою известную установку с вертикальным проводником тока, проходящим сквозь горизонтально расположенный кусок картона, посыпанный железными опилками. Но окружностей из железных опилок, которые мы обычно замечаем при проведении этого опыта, он не обнаружил. Экспериментаторы видят ясно эти окружности с тех пор, как Фарадей выдвинул теорию "магнитных кривых", или "силовых линий". Действительно, нередко, чтобы увидеть что-то, нужно очень желать этого! Араго же видел только, что проводник, по его выражению, "облепливается железными опилками так, как если б это был магнить", из чего он сделал заключение, что "ток вызывает магнетизм в железе, которое не подвергалось предварительному намагничиванию".

Все в том же 1820 г. Био зачитал два доклада (30 октября и 18 декабря), в которых сообщал о результатах проведенного им вместе с Саваром экспериментального исследования. Пытаясь открыть закон, определяющий зависимость величины электромагнитной силы от расстояния, Био решил воспользоваться методом колебаний, которым раньше пользовался уже Кулон. Для этого он собрал установку, состоящую из толстого вертикального проводника, расположенного рядом с магнитной стрелкой: при включении ток

Возможное существование тесной связи между элек­тричеством и магнетизмом предполагали уже самые первые исследователи, пораженные аналогией электростатических и магнитостатических явлений притяжения и отталкивания. Это представление было настолько распро­странено, что сначала Кардан, а затем и Гильберт считали его предрассудком и всячески старались показать различие этих двух явлений. Но это предполо­жение снова возникло в XVIII в. уже с большим основанием, когда было установлено намагничивающее действие молнии, а Франклину и Беккариа удалось добиться намагничивания с помощью разряда лейденской банки. Законы Кулона, формально одинаковые для электростатических и магнитостатических явлений, вновь выдвинули эту проблему.

После того как благодаря батарее Вольта появилась возможность полу­чать электрический ток в течение долгого времени, попытки обнаружить связь между электрическими и магнитными явлениями стали более частыми и более интенсивными. И все же, несмотря на интенсивные поиски, открытие заставило себя ждать целых двадцать лет. Причины такой задержки следует искать в научных представлениях, господствовавших в те времена. Все силы понимались только в ньютоновском смысле, т.е. как силы, которые действуют между материальными частицами по соединяющей их прямой. Поэтому исследователи старались обнаружить силы именно этого рода, создавая при­способления, с помощью которых они надеялись обнаружить предполагаемое притяжение или отталкивание между магнитным полюсом и электрическим током (или, выражаясь более общим образом, между «гальваническим» флюи­дом и магнитным флюидом) или же пытались намагнитить стальную иглу, направляя по ней ток.

Когда 21 июля 1820 г. в статье на латинском языке, озаглавленной “Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam”, датский физик Ганс Христиан Эрстед (1777 – 1851) описал фундаментальный опыт по электромагнетизму, доказывающий, что ток в прямолинейном проводнике, идущем вдоль меридиана, отклоняет магнитную иглу от направления меридиана, интерес и удивление ученых были велики не только потому, что было получено столь долго разыскивавшееся разрешение проблемы, но и потому, что новый опыт, как сразу же стало ясно, указывал на силу неньютоновского типа. В самом деле, из опыта Эрстеда ясно было видно, что сила, действую­щая между магнитным полюсом и элементом тока, направлена не по соеди­няющей их прямой, а по нормали к этой прямой, т.е. она, как тогда говори­ли, является «силой поворачивающей». Значение этого факта чувствовалось уже тогда, хотя полностью оно было осознано лишь много лет спустя. Опыт Эрстеда вызвал первую трещину в ньютоновской модели мира.

О том затруднении, в которое попала наука, можно судить, например, по замешательству, в котором находились итальянские, французские, англий­ские и немецкие переводчики, переводившие на родной язык латинскую статью Эрстеда. Часто, сделав буквальный перевод, представлявшийся им неясным, они приводили в примечании латинский оригинал.

Действительно неясным в статье Эрстеда еще и сегодня остается объяс­нение, которое он пытается дать наблюдавшимся им явлениям, обусловлен­ным, по его мнению, двумя противоположно направленными спиральными движениями вокруг проводника «электрической материи, соот­ветственно положительной и отрицательной».

Исключительность явления, открытого Эрстедом, сразу же привлекла к нему большое вни­мание экспериментаторов и тео­ретиков. Араго, вернувшись из Женевы, где он присутствовал при аналогичных опытах, по­вторенных Де ла Ривом, рас­сказал о них в Париже, а в сен­тябре 1820 г. собрал свою известную установку с вертикальным проводником тока, проходящим сквозь горизонтально распо­ложенный кусок картона, посыпанный железными опилками. Но окружно­стей из железных опилок, которые мы обычно замечаем при проведении этого опыта, он не обнаружил. Экспериментаторы видят ясно эти окружности с тех пор, как Фарадей выдвинул теорию «магнитных кривых», или «сило­вых линий». Действительно, нередко, чтобы увидеть что-то, нужно очень желать этого! Араго же видел только, что проводник, по его выражению, «облепливается железными опилками так, как если б это был магнит», из чего он сделал заключение, что «ток вызывает магнетизм в железе, которое не подвергалось предварительному намагничиванию».

Простейшие электрические и магнитные явления известны людям с очень давних времен.

По-видимому, уже за 600 лет до н. э. греки знали, что магнит притягивает к себе железо, а натертый янтарь – легкие предметы, вроде соломинок и т. п. Однако различие между электрическими и магнитными притяжениями было еще не ясно; те и другие считались явлениями одной природы.

Четкое разграничение этих явлений – заслуга английского врача и естествоиспытателя Уильяма Гильберта (1544-1603), который в 1600 г. выпустил в свет книгу под названием «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле». С этой книги, собственно, и начинается подлинно научное изучение электрических и магнитных явлений. Гильберт описал в своей книге все свойства магнитов, которые в его эпоху были известны, а также изложил результаты собственных очень важных опытов. Он указал на ряд существенных различий между электрическими и магнитными притяжениями и ввел слово «электричество».

Хотя после Гильберта различие между электрическими и магнитными явлениями было уже для всех неоспоримо ясно, тем не менее ряд фактов указывал на то, что при всем своем различии эти явления каким-то образом тесно и неразрывно связаны друг с другом. Наиболее бросающимися в глаза были факты намагничивания железных предметов и перемагничивания магнитных стрелок под влиянием молний. В своей работе «Гром и молния» французский физик Доминик Франсуа Араго (1786-1853) описывает, например, такой случай. «В июле 1681 г. корабль «Королева», находившийся в сотне миль от берега, в открытом море, был поражен молнией, которая причинила значительные повреждения в мачтах, парусах и пр. Когда же наступила ночь, то по положению звезд выяснилось, что из трех компасов, имевшихся на корабле, два, вместо того чтобы указывать на север, стали указывать на юг, а третий стал указывать на запад». Араго описывает также случай, когда молния, ударившая в дом, сильно намагнитила в нем стальные ножи, вилки и другие предметы.

В начале XVIII века было уже установлено, что молния, по сути дела, представляет собой сильный электрический ток, идущий через воздух; поэтому факты вроде описанных выше могли подсказать мысль, что всякий электрический ток обладает какими-то магнитными свойствами. Однако обнаружить на опыте эти свойства тока, и изучить их удалось только в 1820 г. датскому физику Гансу Христиану Эрстеду (1777-1851).

Основной опыт Эрстеда изображен на рис. 199. Над неподвижным проводом 1, расположенным вдоль меридиана, т. е. в направлении север-юг, подвешена на тонкой нити магнитная стрелка 2 (рис. 199, а). Стрелка, как известно, устанавливается также приблизительно по линии север-юг, и поэтому она располагается примерно параллельно проводу. Но как только мы замкнем ключ и пустим ток по проводу 1, мы увидим, что магнитная стрелка поворачивается, стремясь установиться под прямым углом к нему, т. е. в плоскости, перпендикулярной к проводу (рис. 199, б). Этот фундаментальный опыт показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, действуют силы, вызывающие движение магнитной стрелки, т. е. силы, подобные тем, которые действуют вблизи естественных и искусственных магнитов. Такие силы мы будем называть магнитными силами, так же как мы называем силы, действующие на электрические заряды, электрическими.

Рис. 199. Опыт Эрстеда с магнитной стрелкой, обнаруживающий существование магнитного поля тока: 1 – провод, 2 – магнитная стрелка, подвешенная параллельно проводу, 3 – батарея гальванических элементов, 4 – реостат, 5 – ключ

В гл. II мы ввели понятие электрического поля для обозначения того особого состояния пространства, которое проявляется в действиях, электрических сил. Точно так же мы будем называть магнитным полем то состояние пространства, которое дает о себе знать действием магнитных сил. Таким образом, опыт Эрстеда доказывает, что в пространстве, окружающем электрический ток, возникают магнитные силы, т. е. создается магнитное поле.

Первый вопрос, который поставил перед собой Эрстед после того, как он сделал свое замечательное открытие, был таков: влияет ли вещество провода на создаваемое током магнитное поле? «Соединительный провод, – пишет Эрстед, – может состоять из нескольких проволок или металлических полос. Природа металла не меняет результата, разве только, пожалуй, в отношении величины.

С одинаковым результатом мы пользовались проволоками из платины, золота, серебра, латуни и железа, а также оловянными и свинцовыми полисами и ртутью».

Все свои опыты Эрстед проводил с металлами, т. е. с проводниками, в которых проводимость, как мы теперь знаем, имеет электронный характер. Нетрудно, однако, осуществить опыт Эрстеда, заменив металлический провод трубкой с электролитом или трубкой, в которой происходит разряд в газе. Такие опыты мы уже описали в § 40 (рис. 73) и видели, что хотя в этих случаях электрический ток обусловлен движением положительных и отрицательных ионов, но действие его на магнитную стрелку то же, что и в случае тока в металлическом проводнике. Какова бы ни была природа проводника, по которому течет ток, вокруг проводника всегда создается магнитное поле, под влиянием которого стрелка поворачивается, стремясь стать перпендикулярно к направлению тока.

Таким образом, мы можем утверждать: вокруг всякого тока возникает магнитное поле. Об этом важнейшем свойстве электрического тока мы уже упоминали (§ 40), когда говорили подробнее о других его действиях – тепловом и химическом.

Из трех свойств или проявлений электрического тока наиболее характерным является именно создание магнитного поля. Химические действия тока в одних проводниках – электролитах – имеют место, в других – металлах – отсутствуют. Выделяемое током тепло может быть при одном и том же токе больше или меньше в зависимости от сопротивления проводника. В сверхпроводниках возможно даже прохождение тока без выделения тепла (§ 49). Но магнитное поле – неотделимый спутник всякого электрического тока. Оно не зависит ни от каких специальных свойств того или иного проводника и определяется лишь силой и направлением тока. Большинство технических применений электричества также связано с наличием магнитного поля тока.