§ 127. Магнитное поле движущихся зарядов.

В § 114 мы подчеркивали, что магнитное поле создается любым током, каков бы ни был механизм проводимости в том или другом частном случае. С другой стороны, мы знаем, что всякий ток представляет собой движение отдельных электрически заряженных частиц – электронов или ионов. Совокупность этих данных позволяет утверждать, что магнитное поле создается благодаря движению заряженных частиц – электронов или ионов. Иными словами, каждая движущаяся заряженная частица создает свое магнитное поле, и наблюдаемое нами поле тока есть результат сложения магнитных полей, создаваемых отдельными движущимися частицами.

В частности, поток электронов в электроннолучевой или в разрядной трубке (катодные лучи, §§ 102 и 103) должен создавать вокруг себя магнитное поле. Мы уже видели (§ 103), что катодные лучи отклоняются магнитом подобно току. Но если магнит отклоняет катодные лучи, то и, обратно, катодные лучи должны отклонять легкую магнитную стрелку, т. е. создавать вокруг себя магнитное поле. Действительно, магнитное поле катодных лучей было обнаружено непосредственными опытами. Были осуществлены также опыты, обнаружившие возникновение магнитного поля при самом простом перемещении зарядов, – при достаточно быстром движении заряженного тела обычных размеров (опыты Г. Роуланда и А. А. Эйхенвальда.)

Опыт Роуланда и Эйхенвальда состоит в следующем. По круговому проволочному витку проходит ток. При этом, как мы знаем, возникает магнитное поле, которое можно обнаружить по отклонению магнитной стрелки, подвешенной на нити вблизи витка. Схематично опыт изображен на рис. 226,а, где вверху слева виток показан в плоскости чертежа, а магнитная стрелка – перпендикулярно к этой плоскости; вверху справа тот же виток изображен перпендикулярно к плоскости чертежа, а стрелка лежит в этой плоскости. Внизу штриховой линией показана траектория заряда, движущегося по окружности. Отклонение магнитной стрелки, вызванное этим движением, такое же, как при протекании тока по витку проволоки.

Рис. 226. а) Опыт Роуланда-Эйхенвальда. б) Схема экспериментальной установки

Опыт этот осуществляется так, как показано на рис. 226,б. Мы имеем проволочное кольцо или сплошной диск 1 на хорошо изолированной оси. Кольцо (или диск) заряжается и может с большой скоростью вращаться вокруг оси. Над ним помещается магнитная стрелка 2, защищенная от внешних электрических воздействий металлическим футляром. На нити, на которой подвешена стрелка, укреплено маленькое зеркальце 3; с помощью зрительной трубы и этого зеркальца можно через окошечко 4 наблюдать за отклонениями стрелки. Опыт показал, что при вращении диска стрелка отклоняется совершенно так же, как если бы по проволочному кольцу проходил электрический ток соответствующей силы и направления. При изменении направления вращения диска или знака заряда на нем отклонение стрелки также изменяется на обратное.

Эти опыты доказывают, что движущееся заряженное тело создает вокруг себя магнитное поле совершенно такое же, как обычный электрический ток. Они подтверждают, таким образом, предположение, что наблюдаемое нами магнитное поле тока есть результат наложения магнитных полей, создаваемых отдельными движущимися заряженными частицами – электронами или ионами.