Теория:

Практический интерес представляет собой магнитное поле катушки с током.
Катушка получится, если плотно, виток к витку, намотать провод в достаточно длинную спираль (рис. 1). В катушке может быть несколько десятков, сотен или даже тысяч витков.
Соленоид (от греч. solen — «канал», «труба» и eidos — «подобный») — разновидность катушки с током. Обычно под термином «соленоид» подразумевается цилиндрическая обмотка из провода, причём длина такой обмотки многократно превышает её диаметр.
 
transformer-5508211_1920.jpg
Рис. 1. Изображение катушки
 
Рассмотрим рисунок 2. Мы видим цепь, состоящую из источника тока, реостата и катушки. Катушка содержит большое число витков провода. При протекании тока по цепи железные опилки притягиваются к торцу катушки. А если тока нет, то притяжение не наблюдается.
 
цепь.png
Рис. 2. Изображение цепи с катушкой, реостатом и источником тока
 
Если катушка в этом опыте будет подвешена на проводах, то при протекании тока в цепи, она установится в пространстве строго определённым образом. Точно так же, как и магнитная стрелка компаса (в направлении север — юг).
Это наблюдение позволяет сделать вывод, что катушка с током тоже имеет магнитные полюсы (рис. 3).
 
3.png
Рис. 3. Изображение катушки, подвешенной на проводах с током
 
Логично предположить, что у катушки магнитное поле тоже имеется. Для доказательства можно воспользоваться железными опилками  (рис. 4).
 
6 Asset 2.png
Рис. 4. Изображение катушки с железными опилками
 
Железные опилки располагаются, образуя замкнутые кривые.
За направление линий магнитного поля принято направление от северного полюса катушки к южному (вне катушки с током).
 
Сила магнитного поля постоянного магнита невелика. Другое дело – электромагнит. Сила магнитного поля электромагнита можно изменяться. Ее можно увеличивать или уменьшать. Основная часть любого электромагнита – катушка с намотанным на нее проводом. Рассмотрим опыт, изображенный на рисунке 2. По виткам катушки протекает ток, и она притягивает к себе железные предметы (так проявляется магнитное действие тока). Если увеличить количество витков в катушке, не меняя силу тока в ней, то ее магнитное действие усилится, о чем свидетельствует увеличение количества притягиваемых предметов.
 
Физическая величина, характеризующая магнитные свойства катушки с током, связана линейной зависимостью с числом витков в ней.
На рисунке \(5\) показан электрический контур, позволяющий экспериментально выявить взаимосвязь между силой тока и действием магнитного поля катушки.
Действие магнитного поля катушки с током прямо пропорционально силе тока.
 
цепь5.png
Рис. 5. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой и источником тока
  
Усиление магнитного поля произойдёт при использовании железного сердечника (рис. 6).
Сердечник — металлический стержень для усиления мощности электромагнита.
Сердечник, введённый внутрь катушки с током, усиливает магнитное действие катушки.
 
цепь6.jpg
Рис. 6. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой с железным сердечником и источником тока
 
Направление магнитного поля тока связано с направлением тока в катушке.
Определить направление линий магнитного поля катушки с током можно при помощи правила правой руки, или правила правого буравчика.
 
Принято считать, что та сторона катушки или витка с током, откуда линии магнитного поля выходят, — это и есть северный магнитный полюс (\(N\)), а сторона, куда линии входят, — это южный магнитный полюс (\(S\)) (рис. 7).
 
7.jpg
Рис. 7. Изображение катушки и магнитных полюсов
Источники:
Рис. 1. Указание авторства не требуется: Трансформатор Спираль Власть Технология, https://pixabay.com/images/id-5508211/, 2020-08-23, бесплатно для коммерческого использования.
Рис. 2. Указание авторства не требуется: Трансформатор Спираль Власть Технология, https://pixabay.com/images/id-5508211/, 2020-08-23, бесплатно для коммерческого использования.
Рис. 3. Указание авторства не требуется: Трансформатор Спираль Власть Технология, https://pixabay.com/images/id-5508211/, 2020-08-23, бесплатно для коммерческого использования.
Рис. 4. Изображение катушки с железными опилками. © ЯКласс.
Рис. 5. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой и источником тока. © ЯКласс.
Рис. 6. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой с железным сердечником и источником тока. © ЯКласс.
Рис. 7. Изображение катушки и магнитных полюсов. © ЯКласс.