Γιατί μας ενδιαφέρει: Σύμφωνα με τον Ampere το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η μοναδική πηγή των μαγνητικών φαινομένων. Άρα οι ελκτικές και οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ των μαγνητών είναι δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών ρευμάτων που υπάρχουν στους μαγνήτες.

Μέσα σε κάθε μαγνήτη υπάρχουν μικροσκοπικά ηλεκτρικά ρεύματα λόγω της προσανατολισμένης κίνησης των ηλεκτρονίων στο εσωτερικό των μαγνητών.

Αυτά τα ρεύματα προσομοιάζουν με ρεύματα που διαρρέουν μικροσκοπικά πλαίσια, παράλληλα μεταξύ τους, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Να αποδείξετε ότι οι ομώνυμοι πόλοι απωθούνται και οι ετερώνυμοι έλκονται.

Απάντηση

Με λίγα λόγια Όταν δύο όμοιοι πόλοι βρίσκονται απέναντι ο ένας στον άλλο, τα ρεύματα που υπάρχουν στο εσωτερικό του ενός μαγνήτη είναι παράλληλα με τα ρεύματα που υπάρχουν στο εσωτερικό του άλλου. Επειδή τα αντίρροπα ρεύματα απέχουν λιγότερο μεταξύ τους απ’ όσο απέχουν τα ομόρροπα, η απωστική δύναμη υπερισχύει.

Αναλυτικά Στο πάνω Σχήμα φαίνονται δύο μαγνήτες παράλληλοι μεταξύ τους. Σε καθένα από αυτούς έχουμε σχεδιάσει σε μεγέθυνση ένα ρευματοφόρο μικροσκοπικό πλαίσιο με το οποίο προσομοιάζεται το ηλεκτρικό ρεύμα μέσα σε κάθε μαγνήτη. Στο κάτω Σχήμα ο δεξιός μαγνήτης έχει μετακινηθεί έτσι ώστε οι βόρειοι πόλοι των μαγνητών να βρεθούν ο ένας απέναντι στον άλλο.

Επειδή στην πλευρά ΚΛ υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργείται μαγνητικό πεδίο και ασκείται δύναμη στις πλευρές του πλαισίου ΠΡΣΤ.

Επειδή το μαγνητικό πεδίο ευθύγραμμου αγωγού είναι πάντοτε κάθετο στον αγωγό, στις πλευρές ΠΤ και ΡΣ δεν ασκείται μαγνητική δύναμη, διότι αυτές οι πλευρές είναι παράλληλες με το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από την ΚΛ. Άρα σε αυτές τις πλευρές δεν ασκείται δύναμη από το μαγνητικό πεδίο της ΚΛ.

Στις πλευρές ΚΛ και ΠΡ τα ρεύματα είναι αντίρροπα και γι’ αυτό οι δυνάμεις είναι απωστικές. Στις πλευρές ΚΛ και ΤΣ τα ρεύματα είναι ομόρροπα και γι’ αυτό οι δυνάμεις είναι ελκτικές. Ωστόσο επειδή η απόσταση μεταξύ της ΚΛ και της ΠΡ είναι μικρότερη από την απόσταση μεταξύ της ΚΛ και της ΤΣ, η απωστική δύναμη υπερισχύει. Άρα συνολικά οι απωστικές δυνάμεις κυριαρχούν και γι’ αυτό ο όμοιοι πόλοι απωθούνται μεταξύ τους.

Ομοίως μπορεί να αποδειχθεί ότι οι αντίθετοι πόλοι έλκονται μεταξύ τους, διότι υπερισχύουν οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ ομόρροπων ρευμάτων.