Форму магнитного поля вокруг проводника с током описывают с помощью силовых магнитных линий. В учебниках физики описывается, что силовые линии являются замкнутыми, являются окружностями и лежат в перпендикулярной плоскости оси проводника. Данные постулаты основаны на опыте Эрстеда, проведенном в 1820 году.
И вдруг по прошествии 200 лет выясняется, что данный опыт в классическом исполнении имеет три грубых погрешности. Погрешности определены и главное их можно устранить. Проводя уточненный опыт Х.К.Эрстеда с помощью более точной магнитной стрелки, получаем немного другие результаты, касающиеся направления силовых магнитных линий.
Обнаружено, что при использовании более точной стрелки от буссоли, проявляется отклонение северного конца стрелки в сторону направления тока, а южного конца в сторону противоположную направлению тока. Направлением тока принимается движение заряженных частиц от «+» к «-».
Северный конец стрелки отмечен синим цветом. Южный конец стрелки отмечен красным цветом. Величина отклонения между концом стрелки и перпендикулярной линией к проводнику составляет 2 мм или угол 1,6°. Угол между направлением тока и северным концом стрелки составляет 88,4°. При изменении направления тока величина угла между направлением тока и северным концом стрелки не изменяется, при этом стрелка разворачивается на 180°. Расположенная стрелка над проводником, демонстрирует такой же угол отклонения, как и в случае расположения стрелки под проводником. Поведение стрелки, которая указывает направление силовых линий устанавливаем, что силовые линии вокруг проводника не замкнуты.
Определенно силовые линии представляют собой винтовую линию, которая совпадает с направлением тока и имеет шаг 4±0,5 мм. Тип винтовой линии правосторонний.
Установлено, что направление стрелки, а следовательно, и силовые линии вокруг проводника на расстоянии 5 - 9 см. имеют смещение в сторону проводника, что позволяет сделать вывод о раскручивающейся форме силовых линий. Величина отклонения конца магнитной стрелки от перпендикулярной линии к проводнику, проходящей через ось стрелки различна. На расстоянии 7см составляет не менее 10 мм или угол отклонения 8°. При увеличении расстояния от оси стрелки до проводника величина смещения уменьшается. При приближении к проводнику оси стрелки величина отклонения увеличивается.
Теоретическая форма силовых линий всегда представляется в виде проекции окружности на перпендикулярной плоскости к оси проводника, кроме того, считается, что магнитные силовые линии ни в каких точках поля не могут ни начинаться, ни кончаться.
Проводя качественный эксперимент устанавливается, что силовые линии при проекции на перпендикулярную плоскость к оси проводника представляют собой спираль, а не окружность. При движении по направлению тока форма спирали соответствует типу «правая» и стрелка компаса всегда отклоняется «южным» концом ближе к проводнику. Принято, что «правая» спираль по часовой стрелке ведет к раскручиванию спирали, а вращение против часовой стрелки ведет к закручиванию спирали.
Анализ полученных результатов позволяет вывести пространственную форму силовых линий в виде «правой» конической винтовой линии.
Силовые линии образуют кривую линию в виде конической винтовой линии с началом на оси проводника. При любом положении оси стрелки компаса южный конец стрелки располагается ближе к проводнику, чем северный. Кривая линия разворачивается по направлению тока.
В результате проведения качественного эксперимента устанавливаются новые определения:
Силовые линии магнитного поля вокруг проводника с током не являются замкнутыми, не являются окружностями и не лежат в перпендикулярной плоскости оси проводника. Пространственная форма силовых линий представляет собой «правую» коническую винтовую линию, разворачивающюся по направлению тока.
