Lenzi seadus elektromagnetilise induktsiooni kohta: Definitsioon & valem
Mis on Lenz'i seadus?
Lenz'i elektromagnetilise induktsiooni seadus ütleb, et muutuva magnetivälja (nagu Faraday'e elektromagnetilise induktsiooni seadus) poolt joondajas indukteeritud voolu suund on selline, et sellel voolul loodud magnetiväli vastandab algset muutuvat magnetivälja, mis selle tekitas. Selle voolu suunda määrab Flemingi parema käte reegel.
See võib olla esialgu raske mõista — vaatame näidet.
Pidage meeles, et kui vool indukteeritakse magnetivälja poolt, siis see indukteeritud vool tekitab omaenda magnetivälja.
See magnetiväli on alati selline, et see vastandab algset magnetivälja, mis selle tekitas.
Järgmisel näitel, kui magnetiväli "B" suureneb – nagu näha (1) – siis indukteeritud magnetiväli vastandab seda.
Kui magnetiväli "B" väheneb – nagu näha (2) – siis indukteeritud magnetiväli vastandab seda uuesti. Kuid sel korral tähendab "vastandamine", et see toimib välja suurenemiseks – kuna see vastandab vähenemise kiirust.
Lenz'i seadus põhineb Faraday'e induktsiooniseadusel. Faraday'e seadus ütleb, et muutuvas magnetiväljas joondajas indukteeritakse vool.
Lenz'i seadus ütleb, mis on suund sellele indukteeritud voolule, mis vastandab algset muutuvat magnetivälja, mis selle tekitas. See on märgitud Faraday'e seaduse valemis negatiivse märgiga (‘–’).
Magnetivälja muutmine võib toimuda magneti lähendamise või eemale liigutamise kaudu spiraali suhtes või spiraali liigutamise kaudu magnetivälja sisse või välja.
Teisisõnu, võime öelda, et indukteeritud jõukogumi suurus on proportsionaalne fluxi muutumise kiirusega.
Lenz'i seaduse valem
Lenz'i seadus ütleb, et kui EMF tekib magnetfluki muutumise tõttu, vastavalt Faraday'e seadusele, siis indukteeritud EMF-i polaaritus on selline, et see tekitab indukteeritud voolu, mille magnetväli vastandab algset muutuvat magnetivälja, mis selle tekitas.
Negatiivne märk, kasutatav Faraday'e elektromagnetilise induktsiooni seaduses, näitab, et indukteeritud EMF (ε) ja magnetfluki (δΦB) muutumisel on vastupidised märgid. Lenz'i seaduse valem on järgmine:
Kus:
ε = Indukeeritud EMF
δΦB = Magnetfluki muutus
N = Spiraali ringide arv
Lenz'i seadus ja energia säilitumine
Energia säilitumise järgi peab Lenz'i seaduse kohane indukteeritud vool looma magnetivälja, mis vastandab selle tekitanud magnetivälja. Tegelikult on Lenz'i seadus energia säilitumise seaduse tagajärg.
Miks nii? Pange tähele, kui see ei oleks nii, mis juhtub.
Kui indukteeritud voolu poolt loodud magnetiväli on sama suunaline kui selle tekitanud väljaga, siis need kaks magnetvälja kombineeruvad ja loovad suurema magnetivälja.
See kombinatsioonist saanud suurem magnetiväli indukteerib omakorda uue voolu joondajasse, mis on kaks korda suurem kui algne indukteeritud vool.
Ja see omakorda loob uue magnetivälja, mis indukteerib veel ühe voolu. Ja nii edasi.
Seega, kui Lenz'i seadus ei dikteeriks, et indukteeritud vool peaks looma magnetivälja, mis vastandab selle tekitanud välja, siis me lõpetaksime lõputu positiivse tagasiside tsükliga, rikkudes energia säilitumise seadust (kuna me efektivselt loome lõputu energiavoo).
Lenz'i seadus järgib ka Newtoni kolmandat seadust (st igale tegule on alati võrdne ja vastupidine vastetegu).
Kui indukteeritud vool loob magnetivälja, mis on võrdne ja vastupidine selle tekitanud magnetiväljaga, siis see vastandab piirkonna magnetvälja muutust. See vastab Newtoni kolmandale seadusele.
Lenz'i seaduse selgitus
Et paremini mõista Lenz'i seadust, vaatleme kahte juhtumit:
Juhtum 1: Kui magneet liigub spiraali suunas.
