Почему в опыте эрстеда так себя ведет стрелка компаса?

Question

В опыте эрстеда стрелка компаса, расположенная параллельно проводнику, при включении тока поворачивается на 90 градусов? Почему именно 90? Почему?

Answer 1

В опыте Эрстеда стрелка компаса поворачивается на 90 градусов из-за воздействия магнитного поля, создаваемого токопроводящим проводом. Это явление объясняется следующим образом:
 
Электрический ток создаёт магнитное поле: Когда по проводнику течёт электрический ток, вокруг проводника возникает магнитное поле. Направление этого поля можно определить с помощью правила правой руки: если обхватить провод правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление магнитных линий поля.
 
Магнитное поле действует на стрелку компаса: Стрелка компаса — это маленький магнит, и она ориентируется по направлению магнитного поля, в котором находится. В нормальных условиях (без внешнего магнитного поля, создаваемого током) стрелка компаса выравнивается с магнитным полем Земли.
 
Поворот стрелки компаса: Когда рядом с компасом проходит электрический ток, создаваемое им магнитное поле отклоняет стрелку. Если провод расположен горизонтально и параллельно стрелке компаса, то магнитные линии поля, создаваемые током, будут кольцевыми и расположатся перпендикулярно проводу. Стрелка компаса, стремясь выстроиться вдоль этих линий, поворачивается на 90 градусов от своего исходного положения, чтобы выровняться вдоль линий магнитного поля проводника, а не земного поля.
 
Таким образом, поворот стрелки компаса на 90 градусов при проведении опыта Эрстеда объясняется тем, что стрелка выравнивается с новым магнитным полем, создаваемым током в проводе, которое перпендикулярно исходному положению стрелки.