Тонкий медный стержень длиной пятнадцать сантиметров медленно скользит поперёк невидимого магнитного пузыря, созданного парой катушек. В центре пузыря, где поле ровное и сильное, стрелка вольтметра стоит на нуле. Стоит сдвинуть стержень к краю, как стрелка оживает, растёт, достигает пика и затем плавно падает. Этот эксперимент напоминает ощупывание границы невидимого пузыря: стержень работает как щуп, который показывает, где поле перестаёт быть однородным.

Катушки Гельмгольца наводят в проводнике напряжение за счёт переменного магнитного поля. В центре, где поле однородно, верхняя и нижняя половины стержня чувствуют одинаковое изменение поля, поэтому их вклады в сигнал гасят друг друга. При смещении от центра одна половина оказывается в более сильном поле, чем другая, и разница рождает напряжение. Но когда стержень уходит далеко за пределы катушки, поле снаружи меняет направление и начинает работать против сигнала. Поэтому кривая сначала растёт, а потом монотонно спадает.

Чтобы понять, где именно лежит пик, авторы построили четыре упрощённые модели того, как поле меняется с расстоянием от центра. Самая грубая модель считает, что внутри катушки поле постоянно, а снаружи его нет вовсе. Более тонкие модели позволяют полю плавно спадать и даже менять знак за краем. Все четыре модели предсказывают одно и то же: пик находится на расстоянии примерно девяносто три процента радиуса катушки от центра. Эксперимент дал то же значение с точностью до нескольких процентов.

Практическая польза такого щупа очевидна для калибровки магнитометров. Обычно датчики помещают в центр катушек, где поле однородно и сигнал предсказуем. Но на краю, где сигнал максимален, чувствительность выше, и можно точнее подстроить прибор. Учебные лаборатории тоже выигрывают: этот опыт наглядно показывает, как закон Фарадея работает в неоднородном поле, и не требует сложного оборудования.

Вернёмся к образу щупа. Стержень, проходя сквозь магнитный пузырь, ощупывает его границу и находит место, где пузырь начинает «протекать»: поле снаружи уже не нулевое, а направлено в обратную сторону. Именно там, на стыке внутреннего и внешнего поля, рождается самый сильный сигнал. Так простой медный стержень превращается в инструмент, который делает невидимое поле осязаемым.