Как образуется магнитное поле? От читателя потребуется сейчас пространственное воображение. Положите перед собой лист бумаги и в любом его месте поставьте карандашом точку. Пусть это будет точка, в которой надо определить магнитную индукцию. Представьте, что какой-то положительный электрический заряд движется вдоль вертикальной прямой линии снизу вверх. И пусть эта линия пройдет через лист бумаги в какой-то другой точке. Соедините карандашом эти две точки прямой линией, а из той точки, в которой определяется индукция, проведите вторую линию, перпендикулярную первой и направленную от вас. Это и есть направление магнитной индукции поля, порождаемого движущимся зарядом.
Что касается величины магнитной индукции, то она прямо пропорциональна величине заряда и его скорости и обратно пропорциональна квадрату расстояния от заряда до точки, в которой определяется индукция. Очень важно, что именно квадрату расстояния. Это роднит магнитную индукцию с напряженностью электрического поля. А в остальном, как видите, снова все повсюду «поперек». Чтобы быть совсем строгим, следует добавить, что пооизведение величины заряда и его скорости, поделенное на квадрат расстояния, нужно еще помножить на синус угла между направлением движения заряда и ^линией, соединяющей местоположение заряда с точкой, в которой определяется индукция.
Так что же такое магнитное поле? Коротко можно сказать, что это пространство, в котором обнаруживается взаимодействие двух движущихся электрических зарядов. Достаточно одному из них, любому, стать неподвижным, как магнитное взаимодействие между ними немедленно прекратится. И еще интересное свойство. Посмотрите на ваш лист бумаги и проведите на нем окружность произвольного радиуса с центром в точке, где траектория движущегося заряда проходит через лист. В какой бы точке этой окружности вы ни определили магнитную индукцию, она всегда направлена по кёсатёЛЬнОй; и, обойдя вокруг, вы вернетесь в ту же точку, откуда начали. Говорят, что линии магнитного поля не имеют источников в отличие от поля электрического, у которого все векторы напряженности в конечном итоге выходят из точки, где расположен заряд. Часто считают, что магнитные силовые линии Земли выходят из магнитных полюсов. Это неверно. Магнитные силовые линии пронизывают земной шар, а магнитные полюса — это лишь точки, через которые проходит наибольшее число линий. Что из этого следует? Не существует никаких магнитных зарядов, в том числе и одиночных пробных.
Это обстоятельство не дает покоя некоторым ученым. В периодической печати появляются сообщения о том, что то ли уже открыт, то ли вот-вот будет открыт так называемый магнитный монополь — магнитный заряд одного знака. Однако вскоре выясняется, что это была ошибка. Сегодня можно уверенно сказать, что никаких монополей пока не найдено. Более того, вероятность обнаружить магнитный монополь весьма мала.
Обладает ли магнитное поле энергией? Если да, то какой? Все дело опять-таки в свойстве магнитного поля быть всюду «поперек». Энергия — это способность совершать работу, а работа численно равна произведению силы на отрезок пути, пройденный под действием этой силы. Так вот, в магнитном поле сила действует в направлении, перпендикулярном к направлению движения заряда, и ничто, кроме заряда, наличие магнитного поля не ощущает. Изменится направление движения заряда — изменится и направление силы. Ну а ясно, что сила, направленная поперек направления движения, работы совершить не может — вспомните лебедя., рака и щуку!
Приведем интересный пример. Сейчас все большее распространение получает транспорт на магнитной подвеске. Железнодорожные вагоны на магнитной подвеске уже вышли из стен лабораторий и в самом скором, времени появятся на стальных магистралях. Стоит задуматься, насколько это важно. Вся история развития транспорта—это история борьбы с трением. Борясь с трением, в свое время человек изобрел колесо,, а затем и подшипники качения. Этой же цели служит рельс и асфальтовое покрытие шоссейных дорог. Борьба с трением снабдила транспортные средства крыльями и. перевела их в воздушную стихию. Водный транспорт также постепенно «взобрался» на подводные крылья, а затем на воздушные подушки. Но полностью от трения избавиться так и не удалось. Ведь и у самолета большая часть тяги двигателя затрачивается на преодоление сопротивления воздуха.
А тут вагон, который абсолютно ничего не касается, удерживается на весу исключительно силами магнитного поля. Вы. скажете, что трение о воздух все-таки остается. Правильно. Но если самолету и кораблю, на воздушной подушке воздух необходим, то вагону на магнитной подвеске воздух ни к чему. С наличием воздуха попросту приходится мириться: если понадобится, то вагон на магнитной подвеске можно поместить в трубу, а воздух оттуда выкачать.
