Hukum Lenz tentang Induksi Elektromagnetik: Definisi & Formula

Apakah Hukum Lenz?

Hukum Lenz tentang induksi elektromagnetik menyatakan bahawa arah arus yang diinduksi dalam konduktor oleh medan magnet yang berubah (seperti yang dinyatakan dalam Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik) adalah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang diciptakan oleh arus yang diinduksi menentang menentang medan magnet awal yang menghasilkannya. Arah aliran arus ini diberikan oleh Peraturan Tangan Kanan Fleming.

Ini mungkin sukar difahami pada mulanya—jadi mari kita lihat contoh masalah.

Ingatlah bahawa apabila arus diinduksi oleh medan magnet, medan magnet yang dihasilkan oleh arus yang diinduksi tersebut akan menciptakan medan magnetnya sendiri.

Medan magnet ini akan sentiasa sedemikian rupa sehingga ia menentang medan magnet yang asalnya menciptakannya.

Dalam contoh di bawah, jika medan magnet “B” meningkat – seperti yang ditunjukkan dalam (1) – medan magnet yang diinduksi akan bertindak menentangnya.

Apabila medan magnet “B” berkurang – seperti yang ditunjukkan dalam (2) – medan magnet yang diinduksi akan kembali bertindak menentangnya. Tetapi kali ini ‘menentang’ bermaksud ia bertindak untuk meningkatkan medan – kerana ia menentang kadar perubahan yang berkurang.

Hukum Lenz berdasarkan hukum Faraday tentang induksi. Hukum Faraday memberitahu kita bahawa medan magnet yang berubah akan menginduksi arus dalam konduktor.

Hukum Lenz memberitahu kita arah arus yang diinduksi, yang menentang medan magnet awal yang menghasilkannya. Ini ditandai dalam formula hukum Faraday dengan tanda negatif (‘–’).

Perubahan dalam medan magnet ini mungkin disebabkan oleh perubahan kekuatan medan magnet dengan memindahkan magnet mendekati atau menjauh dari koil, atau memindahkan koil ke dalam atau keluar dari medan magnet.

Dengan kata lain, kita boleh mengatakan bahawa magnitud EMF yang diinduksi dalam litar berkadar terhadap kadar perubahan flux.

Formula Hukum Lenz

Hukum Lenz menyatakan bahawa apabila EMF dihasilkan oleh perubahan flux magnet mengikut Hukum Faraday, polariti EMF yang diinduksi adalah sedemikian rupa sehingga ia menghasilkan arus yang diinduksi yang medan magnetnya menentang medan magnet awal yang menghasilkannya

Tanda negatif yang digunakan dalam hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik menunjukkan bahawa EMF yang diinduksi (ε) dan perubahan flux magnet (δΦB) mempunyai tanda yang bertentangan. Formula untuk hukum Lenz ditunjukkan di bawah:

Di mana:

• ε = EMF yang diinduksi

• δΦB = perubahan flux magnet

• N = Bilangan putaran dalam koil

Hukum Lenz dan Pemeliharaan Tenaga

Untuk mematuhi pemeliharaan tenaga, arah arus yang diinduksi melalui hukum Lenz mesti menciptakan medan magnet yang menentang medan magnet yang menciptakannya. Sebenarnya, hukum Lenz adalah akibat daripada hukum pemeliharaan tenaga.

Mengapa begitu anda tanya? Baiklah, mari kita bayangkan bahawa itu tidak berlaku dan lihat apa yang berlaku.

Jika medan magnet yang diciptakan oleh arus yang diinduksi adalah dalam arah yang sama dengan medan yang menghasilkannya, maka kedua-dua medan magnet ini akan bergabung dan menciptakan medan magnet yang lebih besar.

Medan magnet gabungan yang lebih besar ini, secara seterusnya, akan menginduksi arus lain dalam konduktor dua kali magnitud arus yang diinduksi asal.

Dan ini, secara seterusnya, akan menciptakan medan magnet lain yang akan menginduksi arus lagi. Dan begitu seterusnya.

Jadi, kita dapat melihat bahawa jika hukum Lenz tidak menetapkan bahawa arus yang diinduksi mesti menciptakan medan magnet yang menentang medan yang menciptakannya – maka kita akan berakhir dengan gelung maklum balik positif yang tiada henti, merosakkan pemeliharaan tenaga (kerana kita secara efektif mencipta sumber tenaga tanpa henti).

Hukum Lenz juga mematuhi hukum ketiga Newton tentang gerakan (i.e kepada setiap tindakan, sentiasa ada reaksi yang sama dan bertentangan).

Jika arus yang diinduksi menciptakan medan magnet yang sama dan bertentangan dengan arah medan magnet yang menciptakannya, maka hanya ia sahaja yang dapat menolak perubahan dalam medan magnet di kawasan tersebut. Ini sesuai dengan hukum ketiga Newton tentang gerakan.

Hukum Lenz Dijelaskan

Untuk memahami hukum Lenz dengan lebih baik, mari kita pertimbangkan dua kes: