Тепловое и химическое действия тока становятся понятными, когда знаешь, что такое электрический ток. Понять магнитные свойства тока значительно сложнее. Это совсем особый мир явлений, не связанный с механизмом прохождения электричества через вещество. Только в самых общих чертах мы познакомимся с ним сейчас.

Магнит и электромагнит. С - северный полюс, Ю - южный полюс

Рис. 16. Магнит и электромагнит. С - северный полюс, Ю - южный полюс

Магниты знает и видел каждый. Каждому известна их замечательная способность притягивать железные предметы. Но далеко не каждый знает, что всеми своими свойствами магниты обязаны электрическому току.

На рисунке 16 слева мы видим обыкновенный магнит. На концах   (полюсах)  его — гроздья железных опилок. Рядом с ним второй такой же магнит. Но нет. Это совсем не магнит. Это картонная коробка, внутрь которой уходят провода от аккумуляторной батареи. Почему картонная коробка притягивает железные опилки?

Откроем её (рис. 17). Внутри мы находим проволоку, скрученную в виде спирали. Такая проволочная спираль называется в электротехнике катушкой, или соленоидом. Ток, проходящий по этой проволоке, сообщил ей магнитные свойства. Стоит нам прервать ток, и коробка с катушкой потеряет способность притягивать железо.

Составляющие электромагнита

Рис. 17. Электромагнит внутри коробки

В пространстве, окружающем электрический ток, на железные предметы действуют магнитные силы. Причина этих сил — магнитное поле, создаваемое электрическим током.

Электрический ток окружён созданным им магнитным полем.

Магнитное поле, создаваемое магнитами, также вызвано протекающими в них электрическими токами. Однако магнит нельзя «открыть», как картонную коробку. Не так просто увидеть спрятанные в нём токи.

Токи эти текут в атомах. Ведь в каждом атоме движутся электроны. А движущийся электрон — это электрический ток.

Движение электронов в атомах сложное. Нам не нужно, однако, вдаваться в детали его, чтобы понять, что каждый электрон, движущийся в атоме, создаёт вокруг атома магнитное поле, так же, как его создаёт каждый виток провода в катушке.

В обычных веществах магнитные поля, создаваемые атомами, направлены во все стороны и в сумме дают нуль. Но в железе дело обстоит иначе. Кусок железа состоит из многих малых областей, в каждой из которых все

атомы расположены так, что их магнитные поля совпадают. Каждая такая область создаёт магнитное поле, то есть является маленьким магнитиком.

В не намагниченном куске железа или стали эти магнитики расположены хаотически (рис. 18, справа). Поля их направлены в разные стороны и в целом уравновешиваются.

Намагниченный и не намагниченный кусок железа

Рис. 18. Направления магнитных полей отдельных областей намагниченного и не намагниченного кусков железа

Если же магнитные поля направлены одинаково, они, складываясь, усиливают друг друга — перед нами магнит (рис. 18, слева).

Кроме железа, подобными же свойствами обладают ещё металлы никель, кобальт и гадолиний, а также многие сплавы. Эти вещества называют ферромагнитными  (железо по-латыни называется феррум).

Если нагреть магнит до 700-800 градусов, то вследствие теплового движения расположение атомов становится таким, что их магнитные поля направлены во все стороны. При этом магнит размагничивается, то есть превращается в не намагниченный кусок стали. Он остаётся в таком же размагниченном состоянии и после того как остынет. Отдельные малые области вновь превращаются при этом в микроскопические магнитики, но в целом кусок стали остаётся не намагниченным. Возникающие в нём магнитики расположены хаотически, как это изображено на рисунке 18 справа.

Размагнитить магнит можно и путём сильных ударов по нему, что приводит к тому же результату.

Кусок стали можно не только размагнитить, но и намагнитить. Будем водить магнитом по куску стали или поместим стальной стержень внутрь катушки, по которой идёт ток. Внешнее магнитное поле ориентирует отдельные магнитные области так, что их поля совпадут с внешним полем. Кусок стали становится магнитом.

Свойства магнитов долго казались загадочными. Их объясняли существованием особого «магнетизма», находящегося в магнитных полюсах. Однако сколько ни пытались, никак не удавалось обнаружить и выделить этот предполагаемый магнетизм. Мы знаем теперь, что никакого магнетизма нет. Магнитные свойства вызываются электронными токами в атомах.