Lenz-a Leĝo de Elektromagnetika Indukto: Difino & Formulo
Kio estas la leĝo de Lenz?
La leĝo de Lenz pri elektromagnetika indukto statas, ke la direkto de la induktita kurento en konduktoro pro ŝanĝanta magneta kampo (laŭ Faraday-a leĝo pri elektromagnetika indukto) tia, ke la magnetaj kampoj kreitaj de la induktita kurento kontraŭstaras la originalan ŝanĝantan magnetan kampon, kiu ĝin produktis. La direkto de tiu kurento estas donata per dekostra regulo de Fleming.
Tio povas esti malfacile komprenebla je unua fojo—do rigardu ekzemplon.
Ricordu, ke kiam kurento estas induktita de magneta kampo, la magneta kampo, kiun tiu induktita kurento produktas, kreos sian propran magnetan kampon.
Tiu magneta kampo ĉiam estos tia, ke ĝi kontraŭstaras la magnetan kampon, kiu originale ĝin kreis.
En la suba ekzemplo, se la magneta kampo “B” pligrandiĝas – kiel montrite en (1) – la induktita magneta kampo agos kontraŭ ĝi.
Kiam la magneta kampo “B” malpligrandiĝas – kiel montrite en (2) – la induktita magneta kampo denove agos kontraŭ ĝi. Sed ĉi-foje 'kontraŭ' signifas, ke ĝi agas por pligrandigi la kampon – ĉar ĝi kontraŭstaras la malpligrandiĝon de la ŝanĝado.
La leĝo de Lenz baziĝas sur la leĝo de Faraday pri indukto. La leĝo de Faraday diras, ke ŝanĝanta magneta kampo induktos kurenton en konduktoro.
La leĝo de Lenz diras al ni la direkton de tiu induktita kurento, kiu kontraŭstaras la originalan ŝanĝantan magnetan kampon, kiu ĝin produktis. Tio estas signifita en la formulo de la leĝo de Faraday per la negativa signo (‘–’).
Tiu ŝanĝo en la magneta kampo povas esti kaŭzita per ŝanĝo en la forto de la magneta kampo movante magneton al aŭ for de la spiro, aŭ movante la spiron en aŭ el la magneta kampo.
Alivorte, ni povas diri, ke la grandeco de la EMT induktita en la cirkvito estas proporcia al la rapido de ŝanĝo de fluks.
Formulo de la leĝo de Lenz
La leĝo de Lenz statas, ke kiam EMT estas generata pro ŝanĝo en magnetaj fluks laŭ la leĝo de Faraday, la polaritate de la induktita EMT tia, ke ĝi produktas induktitan kurenton, kies magneta kampo kontraŭstaras la originalan ŝanĝantan magnetan kampon, kiu ĝin produktis.
La negativa signo uzata en la leĝo de Faraday pri elektromagnetika indukto indikas, ke la induktita EMT (ε) kaj la ŝanĝo en la magnetaj fluks (δΦB) havas kontraŭajn signojn. La formulo por la leĝo de Lenz estas montrita sube:
Kie:
ε = Indukta EMT
δΦB = ŝanĝo en magnetaj fluks
N = Nombro de spiraloj en la spiro
La leĝo de Lenz kaj Konservado de Energio
Por sekvi la konservadon de energio, la direkto de la induktita kurento laŭ la leĝo de Lenz devas krei magnetan kampon, kiu kontraŭstaras la magnetan kampon, kiu ĝin kreis. Fakte, la leĝo de Lenz estas sekvo de la leĝo de konservado de energio.
Kial tio? Bone, pretendu, ke tio ne estus la kazo kaj vidas, kio okazas.
Se la magneta kampo, kreita de la induktita kurento, estas en la sama direkto kiel la kampo, kiu ĝin produktis, tiam tiuj du magnetaj kampoj kombiniĝus kaj kreas pli grandan magnetan kampon.
Ĉi tiu kombinita pli granda magneta kampo, en turnon, induktus alian kurenton en la konduktoro duoble la magnitudo de la originala induktita kurento.
Kaj tio, en turnon, kreas alian magnetan kampon, kiu induktos ankoraŭ alian kurenton. Kaj tiel plu.
Do, ni povas vidi, ke se la leĝo de Lenz ne ordonis, ke la induktita kurento devas krei magnetan kampon, kiu kontraŭstaras la kampon, kiu ĝin kreis – tiam ni finus kun senfina pozitiva retroalimenta ciklo, rompante la konservadon de energio (ĉar efektive ni kreas senfinan energionfonton).
La leĝo de Lenz ankaŭ sekvas la trian leĝon de Newton pri movado (t.e. al ĉiu ago estas ĉiam egala kaj kontraŭa reago).
Se la induktita kurento kreas magnetan kampon, kiu estas egala kaj kontraŭa al la direkto de la magneta kampo, kiu ĝin kreis, tiam nur tiel ĝi povas rezisti la ŝanĝon en la magneta kampo en la areo. Tio akordiĝas kun la tria leĝo de Newton pri movado.
