Зимой 1819 года в Копенгагенском университете датским профессором физики Гансом Эрстедом была открыта прямая связь между электричеством и магнетизмом.
Во время очередной демонстрации нагрева тонкой проволоки электричеством от вольтова столба поблизости от проводника с током случайно оказался морской магнитный компас. После замыкания цепи, физик с удивлением обнаружил, что стрелка компаса отклонилась от своего первоначального положения. Удивленный таким поведением стрелки экспериментатор начал проводить опыты, которые подтвердили, что всякий раз, когда включался ток, магнитная стрелка, находящаяся поблизости от проводника с током стремилась повернуться перпендикулярно проводнику. После выключения тока, стрелка возвращалась в исходное положение. В результате проведенных опытов ученый сделал вывод: вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое воздействует на стрелку компаса.
Эрстед установил, что если в проводнике течет постоянный ток неизменной величины, создаваемое им магнитное поле так же будет постоянным и не будет меняться. Но если ток уменьшить — ослабнет и магнитное поле. Словом, электрический ток и его магнитное поле неразрывно связаны и зависят друг от друга.
Первый электромагнит
После открытия магнитного поля, в 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен обнаружил, что магнитное поле легко сделать гораздо сильнее, если проводник с током свернуть в катушку. Он заметил, что силовые линии магнитного поля катушки как бы сгущаются, если внутрь нее поместить пруток из мягкого железа. При пропускании через такую катушку с железным сердечником электрического тока, металлический стержень приобретает свойства сильного магнита, которые мгновенно исчезают при прерывании тока. Такую катушку с железным сердечником внутри и стали называть электромагнитом.
Открытие электромагнитной индукции
Ценнейший вклад в науку внес 29 августа 1831 года английский физик-самоучка Майкл Фарадей. Во время изучения связи между электрическим током и магнетизмом, он открыл явление электромагнитной индукции. Суть этого явления в следующем. Если внутрь катушки, намотанной изолированным проводом быстро ввести магнит, стрелка вольтметра, подключенного к конца катушки, на мгновение отклонится от нулевой метки в сторону, тем самым зафиксировав возникший импульс тока. При таком же быстром движении магнита внутри катушки, но уже в обратном направлении, стрелка прибора так же быстро отклонится в другую сторону.
Ученый сделал вывод: магнитное поле пересекает провод и возбуждает (индуцирует) в нем энергию движения свободных электронов — возникает электрический ток.
Можно поступить и наоборот: перемещать катушку, а магнит оставить неподвижным. Результат будет тот же. Магнит можно также заменить катушкой (электромагнитом) по которой пропускать ток.
Это явление лежит в основе действия генератора переменного тока, представляющего собой катушку из провода, вращающуюся между полюсами сильного магнита или электромагнита. Вращаясь, катушка пересекает силовые линии магнитного поля и в ней индуцируется (вырабатывается) электрический ток.
А в 1837 году русский академик Борис Якоби открыл явление, обратное по действию предыдущему. Если через катушку, помещенную в магнитное поле пропускать электрический ток, то катушка начинает вращаться. Это был первый в мире электромагнитный двигатель.