Lenz’s lög um elektromagnétísku spennunar: Skilgreining & Formúla

Hva er Lenz's lög?

Lenz's lög um elektromagneta afleiðing segir að stefna straumsins sem er afleiðin í vélileið á breytingu á magnstöðlu (eins og við Faraday's lög um elektromagneta afleiðing) sé þannig að magnstöðlun sem er mynduð af afleiðnu straumi sænst upphaflegu breytingu á magnstöðlu sem framkvæmdi hana. Stefna þessa straumsganga er gefin af Fleming's hægri höndarregla.

Þetta gæti verið erfitt að skilja í byrjun—svo skoðum við dæmi.

Minnist á að þegar straumur er afleiðinn af magnstöðlu, mun magnstöðlun sem þessi afleiði straumur myndar búa til eigin magnstöðlu.

Þessi magnstöðla verður alltaf að vera þannig að hún sænst magnstöðluna sem upprunalega myndi hana.

Í dæminu hér fyrir neðan, ef magnstöðlun "B" er aukast – eins og sýnt er í (1) – mun afleiðni magnstöðlunin virka í mótsögn við hana.

Þegar magnstöðlun "B" er minnkuð – eins og sýnt er í (2) – mun afleiðni magnstöðlunin aftur virka í mótsögn við hana. En þessi gangur 'í mótsögn' merkir að hún er að vinna fyrir aukningu á stöðlu – vegna þess að hún sænist minnkunarröðunni.

Lenz's lög byggja á Faraday's lögum um afleiðing. Faraday's lögin segja okkur að breyting á magnstöðlu mun afleiða straum í leiðara.

Lenz's lög segja okkur stefnu afleiðins straums, sem sænst upphaflegu breytingu á magnstöðlu sem framkvæmdi hana. Þetta er merkt með neikvæðu merki (‘–’) í formúlunni fyrir Faraday's lög.

Þessi breyting á magnstöðlunni gæti verið valin með því að breyta styrk magnstöðlunnar með því að færa magn til eða frá spólunni, eða með því að færa spólunina inn í eða út úr magnstöðlunni.

Með öðrum orðum, getum við sagt að stærð EMF sem er afleiðin í straumnetinu sé samhverfur breytingu á flæði.

Formúla fyrir Lenz's lög

Lenz's lög segja að þegar EMF er framleidd af breytingu á magnflæði eftir Faraday's lögum, er stefnan afleiðins EMF svona að hún myndar afleiðan straum sem magnstöðlun hans sænst upphaflegu breytingu á magnstöðlu sem framkvæmdi hana.

Neikvæði merkið sem er notað í Faraday's lögum um elektromagneta afleiðing bendir á að afleiðin EMF (ε) og breyting á magnflæði (δΦB) hafa ólíkar merki. Formúlan fyrir Lenz's lög er sýnd hér fyrir neðan:

Þar sem:

• ε = Afleiðin EMF

• δΦB = Breyting á magnflæði

• N = Fjöldi spólurna í spólni

Lenz's lög og varnarmál orku

Til að halda við varnarmál orku, verður stefna afleiðins straums eftir Lenz's lögum að mynda magnstöðlu sem sænst magnstöðlunni sem framkvæmdi hana. Í raun eru Lenz's lög afleiðing af varnarmál orku.

Af hverju? Vel, skulum við sjá hvað gerist ef það væri ekki tilfelli.

Ef magnstöðlun sem er mynduð af afleiðnu straumi væri í sama stefnu og stöðlun sem framkvæmdi hana, þá myndu þessar tvær magnstöðlur sameinka og mynda stærri magnstöðlu.

Þessi sameinkuð stærri magnstöðla myndi svo afleiða annan straum inn í leiðara tvisvar stærri en upphaflegu afleiði straumur.

Og þessi myndi svo búa til aðrar magnstöðlu sem myndu afleiða enn einn straum. Og svo framvegis.

Svo sjáum við að ef Lenz's lög myndu ekki krefjast að afleiði straumur skylda búa til magnstöðlu sem sænst stöðluna sem framkvæmdi hana – þá myndum við enda með óendanlegan jákvæðan feedback loop, brott með varnarmál orku (vegna þess að við myndum í raun búa til óendanlega orku).

Lenz's lög fullnægja einnig Newton's þriðju lag ferðar (þ.e. að hverju aðgerðarverki er alltaf jafnt og mótsögnandi viðbragð).

Ef afleiði straumur myndar magnstöðlu sem er jöfn og mótsögnandi við stefnu magnstöðlunnar sem framkvæmdi hana, þá getur hann aðeins mótsagt breytingu á magnstöðlunni í svæðinu. Þetta er samkvæmt Newton's þriðju lag ferðar.

Lenz's lög lýst