Почему силовые линии вокруг провода — окружности, а между полюсами магнита они изогнуты?

Геометрия источника определяет форму поля. Длинный прямой провод обладает симметричной цилиндрической геометрией, поэтому силовые линии образуют концентрические окружности вокруг него. Полосовой магнит — это диполь с северным и южным полюсами; снаружи силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный, образуя характерные дуги. Оба рисунка — решения уравнений магнитного поля для соответствующих геометрий источников.

Могут ли силовые линии магнитного поля пересекаться?

Нет. В любой точке пространства магнитное поле имеет единственное направление и величину. Если бы силовые линии пересекались, это означало бы два разных направления в одной точке, что невозможно. При нескольких источниках розовые стрелки и золотые силовые линии следуют векторной сумме полей, поэтому итоговая картина остаётся непересекающейся.

Как сила поля представлена в визуализации?

Относительная величина |B| показана в основном сеткой розовых стрелок: более длинные и непрозрачные стрелки означают более сильное поле. Золотые кривые — фиксированный набор силовых линий у полюсов магнита, чтобы наметить пути N↔S; их шаг не является количественной картой |B|. У проводов и полюсов стрелки быстро растут, потому что модельные поля расходятся как 1/r или 1/r³.

Показывает ли симулятор магнитное поле внутри магнита?

Нет. Магниты моделируются как точечные диполи только для внешнего поля. У реального стержневого магнита внутри поле идёт от юга к северу и замыкает контур; эту область здесь опускают, поэтому золотые линии обрываются у диполя, а не проходят сквозь магнит.

Магнитное поле

Полосовые магниты и провода с током с визуализацией силовых линий.

О модели

Симулятор показывает магнитное поле от двух учебных источников: полосовых магнитов и прямых проводов с током. У провода поле идёт кругами по правилу правой руки, а магнит моделируется точечным диполем с силовыми линиями снаружи, намекающими на пути N↔S. Можно добавлять и двигать источники, чтобы увидеть суперпозицию полей и связь между током, расстоянием и направлением B.

Для кого: Учащиеся старших классов и студенты начальных курсов вузов, изучающие электромагнетизм, в особенности те, кто знакомится с магнитными полями, правилом правой руки и суперпозицией полей.

Ключевые понятия

Магнитное поле
Закон Био-Савара
Закон Ампера
Магнитная постоянная (μ₀)
Правило правой руки (буравчика)
Магнитный диполь
Силовые линии магнитного поля
Суперпозиция полей

Как это работает

Магнитные диполи моделируются как точечные диполи (поле ∝ 1/r³). Длинные прямые провода создают характерное круговое поле 1/r в плоскости (правило правой руки). Розовые стрелки показывают локальное направление B (длина и непрозрачность отражают относительное |B|); золотые кривые — силовые линии магнитного поля, проведённые от северной и южной сторон каждого магнита (намек на пути N↔S). Внутреннее поле магнита не моделируется.

Основные формулы

Диполь (схема): B ∝ 3(m·r̂)r̂ − m по |r|³

Длинный провод: |B| ∝ |I|/r, касательно к окружностям (правило буравчика)

Часто задаваемые вопросы

Почему силовые линии вокруг провода — окружности, а между полюсами магнита они изогнуты?: Геометрия источника определяет форму поля. Длинный прямой провод обладает симметричной цилиндрической геометрией, поэтому силовые линии образуют концентрические окружности вокруг него. Полосовой магнит — это диполь с северным и южным полюсами; снаружи силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный, образуя характерные дуги. Оба рисунка — решения уравнений магнитного поля для соответствующих геометрий источников.
Могут ли силовые линии магнитного поля пересекаться?: Нет. В любой точке пространства магнитное поле имеет единственное направление и величину. Если бы силовые линии пересекались, это означало бы два разных направления в одной точке, что невозможно. При нескольких источниках розовые стрелки и золотые силовые линии следуют векторной сумме полей, поэтому итоговая картина остаётся непересекающейся.
Как сила поля представлена в визуализации?: Относительная величина |B| показана в основном сеткой розовых стрелок: более длинные и непрозрачные стрелки означают более сильное поле. Золотые кривые — фиксированный набор силовых линий у полюсов магнита, чтобы наметить пути N↔S; их шаг не является количественной картой |B|. У проводов и полюсов стрелки быстро растут, потому что модельные поля расходятся как 1/r или 1/r³.
Показывает ли симулятор магнитное поле внутри магнита?: Нет. Магниты моделируются как точечные диполи только для внешнего поля. У реального стержневого магнита внутри поле идёт от юга к северу и замыкает контур; эту область здесь опускают, поэтому золотые линии обрываются у диполя, а не проходят сквозь магнит.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 65 в «Электричество и магнетизм».

Вся категория →

НовоеШкольные

Закон Био–Савара

Запустить симулятор

Бесконечный провод: B ∝ 1/r; кольцо через суммирование сегментов; тепловая карта + зонд.

НовоеДети

Бруски-магнит и железные опилки

Запустить симулятор

Перетаскиваемый брусковый магнит на «карточке»: каждая опилка-стержень выстраивается по локальному полю B двух точечных полюсов.

НовоеШкольные

Поле электрического диполя (2D)

Запустить симулятор

Заряды ±q на оси: тепловая карта потенциала V, эквипотенциали, силовые линии поля E; формулы.

Школьные

Электромагнитная индукция

Запустить симулятор

Двигайте магнит сквозь катушку. Закон Фарадея наглядно.

НовоеШкольные

Электрический потенциал

Запустить симулятор

2D тепловая карта V = Σ kq/r. Перетаскивайте заряды, наблюдайте цвета эквипотенциальных линий.

НовоеШкольные

Трубка с вихревыми токами

Запустить симулятор

Падение магнита: dv/dt = g в воздухе против g − k v в медной трубе (упрощённая модель сопротивления).

Магнитное поле

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы

Похожие симуляторы

Закон Био–Савара

Бруски-магнит и железные опилки

Поле электрического диполя (2D)

Электромагнитная индукция

Электрический потенциал

Трубка с вихревыми токами

Магнитное поле

О модели

Как это работает

Основные формулы

Часто задаваемые вопросы