Почему следует изменять направление тока в катушке, чтобы изменить полюса магнитного поля катушки с током?

Потому что у катушки направление магнитного поля полностью определяется направлением тока в её витках.

Когда по проводу течёт ток, вокруг него возникает магнитное поле. В катушке таких витков много, и поля от всех витков складываются, образуя общее поле, похожее на поле стержневого магнита: у катушки появляется свой «северный» и «южный» полюс.

Здесь действует простое правило: если изменить направление тока, то изменится и направление линий магнитного поля. Это удобно определять по правилу правой руки: если обхватить катушку правой рукой так, чтобы согнутые пальцы показывали направление тока в витках, то вытянутый большой палец покажет, где находится северный полюс катушки. Если ток пустить в обратную сторону, пальцы уже будут направлены наоборот, и большой палец укажет на противоположный конец. Значит, полюса поменяются местами.

Иначе говоря:

• ток в одном направлении → один конец катушки является северным полюсом;

• ток в противоположном направлении → этот же конец становится уже южным полюсом.

Почему именно так? Потому что магнитное поле катушки не существует само по себе — оно создаётся движущимися зарядами. Если заряды начинают двигаться в обратную сторону, то и создаваемое ими магнитное поле разворачивается в обратную сторону. А раз направление поля внутри и снаружи катушки меняется, то меняются и её магнитные полюса.

Можно сказать ещё короче: полюса катушки — это следствие направления её магнитного момента, а магнитный момент зависит от направления тока. Поэтому, чтобы поменять север и юг местами, нужно именно изменить направление тока.

Если ток не развернуть, а только сделать его сильнее или слабее, полюса не поменяются — изменится лишь сила магнитного поля.