Закон на Ленц за електромагнетната индукција: Дефиниција и формула

Што е Ленцов закон?

Ленцов закон за електромагнетна индукција вели дека правецот на струјата индуцирана во проводник од променливо магнетно поле (врз основа на Фарадеев закон за електромагнетна индукција) е таков што магнетното поле креирано од индуцираната струја супротивствува на почетното променливо магнетно поле којо го произведе. Правецот на течењето на оваа струја се определува со Флеминговата десна рачка.

Ова може да биде тешко за разбирање на почеток—па нека го разгледаме еден пример.

Запомните дека кога струјата е индуцирана од магнетно поле, магнетното поле што ја производи индуцираната струја ќе создаде својо магнетно поле.

Ова магнетно поле винаги ќе биде таков што супротивствува на магнетното поле што го создаде.

Во следниот пример, ако магнетното поле „B“ се зголемува – како што е прикажано во (1) – индуцираното магнетно поле ќе му се супротивствува.

Кога магнетното поле „B“ се намалува – како што е прикажано во (2) – индуцираното магнетно поле повторно ќе му се супротивствува. Но овој пат „супротивствувањето“ значи дека тоа действува за да го зголеми полето – бидејќи се супротивствува на намалувањето на променливоста.

Ленцов закон е базиран на Фарадеевиот закон за индукција. Фарадеевиот закон ни кажува дека променливото магнетно поле ќе индуцира струја во проводник.

Ленцов закон ни кажува правецот на индуцираната струја, која супротивствува на почетното променливо магнетно поле којо го произведе. Ова е означено во формулата за Фарадеевиот закон со негативен знак (‘–’).

Промената на магнетното поле може да биде предизвикана од менување на силата на магнетното поле со поместување на магнет до или од цевката, или со поместување на цевката во или извадување од магнетното поле.

Друго казано, можеме да кажеме дека големината на ЕМФ-тот индуцирана во колоната е пропорционална на брзината на промена на флакс.

Ленцов закон - формула

Ленцов закон вели дека кога ЕМФ се генерира од промена на магнетен флакс според Фарадеевиот закон, полярноста на индуцираната ЕМФ е таква што производи индуцирана струја чијот магнетен поле супротивствува на почетното променливо магнетно поле којо го произведе

Негативниот знак користен во Фарадеевиот закон за електромагнетна индукција покажува дека индуцираната ЕМФ (ε) и промената на магнетен флакс (δΦB) имаат противни знаци. Формулата за Ленцов закон е прикажана подолу:

Каде:

• ε = Индуцирана ЕМФ

• δΦB = промена на магнетен флакс

• N = Број на обиколки во цевката

Ленцов закон и закон за зачувување на енергија

За да се задоволи законот за зачувување на енергија, правецот на индуцираната струја преку Ленцов закон мора да креира магнетно поле што супротивствува на магнетното поле што го создаде. Всушност, Ленцов закон е последица на законот за зачувување на енергија.

Зошто е така, попитувате? Па, претпоставете дека не е така и видете што се случува.

Ако магнетното поле креирано од индуцираната струја е во ист правец како полето што го создаде, тогаш овие два магнетни полиња би се комбинирани и создадени повеќе магнетно поле.

Ова комбинирано повеќе магнетно поле, во свој ред, би индуцирало друга струја во проводникот двојно по големина од почетната индуцирана струја.

И ова, во свој ред, би креирало друго магнетно поле што би индуцирало уште една струја. И така надвор.

Така, ако Ленцов закон не бараше дека индуцираната струја мора да креира магнетно поле што супротивствува на полето што го создаде – тогаш би ималме бескраен позитивен фидбек луп, што би нарушило законот за зачувување на енергија (бидејќи ефективно креираме бескраен извор на енергија).

Ленцов закон исто така го следи и Нютновиот трет закон за движење (т.е. за секоја акција има секогаш еднаква и спротивна реакција).