Мы рассматривали опыт с магнитной стрелкой. В этом опыте поле проводника с током действовало на магнит (стрелку компаса). Проделаем теперь обратный опыт: выясним, как поле магнита будет действовать на проводник с током. Взгляните на рисунок.
В начале опыта провод свисает свободно, извиваясь при этом (рис.»а»). Если же концы провода присоединить к источнику постоянного тока, то провод втягивается внутрь магнита (рис.»б»). Переменив подключение концов провода к «+» и «–» источника тока, мы обнаружим, что провод выталкивается из промежутка между полюсами магнита.
Немного видоизменим опыт. Вместо проводника в виде гибкого провода возьмем толстую алюминиевую проволоку, согнутую в виде жесткой рамки. Концы проволоки упрем в металлические «чашечки», подключенные к источнику тока так же, как и в случае с гибким проводом: «+» сверху. Расположение магнита оставим прежним: северный полюс на дальнем плане.
Если сначала рамка расположена так, как на рисунке «в», то после включения тока (рис.»г») рамка начнет поворачиваться, пока не займет положение, показанное на рисунке «д».
Положение рамки на рисунке «д» является настолько устойчивым, что даже если рамку попытаться повернуть пальцем, она самостоятельно вернется в прежнее положение. Двойная стрелка символизирует недолгие колебания рамки в момент поворота между «г» и «д».
Но если же в момент подхода рамки к положению «д» ток выключить, то, двигаясь по инерции, рамка самостоятельно довернется в положение «в». Теперь, если снова включить ток, рамка опять, пройдя через положение «г», повернется в положение «д». И если поступление тока регулировать так, чтобы он включался в момент «в» и выключался в момент «д», рамка будет вращаться непрерывно.
Выясним теперь, почему рамка вообще поворачивается. На рисунке «г» показано, что в левой части рамки ток идет вниз (и эта часть перемещается в глубь магнита), а в правой части рамки ток идет вверх (и она перемещается наружу). Вспомним, что и в опыте с гибким проводом, когда ток шел вниз, то провод втягивался внутрь магнита, как и двойная сторона рамки. Если же полярность подключения провода меняли, и ток шел вверх, то провод выталкивался наружу, как и одинарная сторона рамки.
Итак, на противоположные стороны рамки с током, находящейся в магнитном поле, действуют противоположно направленные силы, разворачивающие рамку.
Это явление положено в основу устройства электроизмерительных приборов так называемой магнитоэлектрической системы. Рассмотрим принцип действия таких приборов.
Между полюсами дугообразного магнита 1 находится рамка 2, удерживаемая в положении равновесия пружиной 3. К рамке прикреплена стрелка 4, движущаяся по шкале 5. Измеряемый ток подходит по проводам 6.
Пропуская через этот прибор ток большей или меньшей силы, мы создаем вокруг рамки сильное или слабое магнитное поле. Оно, взаимодействуя с полем магнита, вызывает больший или меньший поворот рамки, и, соответственно, большее или меньшее отклонение стрелки. При выключении тока пружина возвращает стрелку к нулевой отметке шкалы.