Lenz Yasası Elektromanyetik Endüksiyon: Tanım & Formül
Lenz Yasası Nedir?
Lenz'in elektromanyetik indüksiyon yasası, bir manyetik alanın değişmesiyle (Faraday'nın elektromanyetik indüksiyon yasası'na göre) biriletçi içinde induk edilen akımın yönünün, bu akımla oluşturulan manyetik alanın, onu oluşturan ilk değişen manyetik alana karşı olduğunu belirtir. Bu akımın yönü Fleming'in sağ el kuralı ile verilir.
Bu ilk başta anlaşılması zor olabilir—bu yüzden bir örnek problem inceleyelim.
Bir manyetik alan tarafından bir akım induklendiğinde, bu akımın oluşturduğu manyetik alan kendi manyetik alanını oluşturur.
Bu manyetik alan her zaman orijinal olarak onu oluşturan manyetik alana karşı olacaktır.
Aşağıdaki örnekte, eğer manyetik alan "B" artıyorsa - (1) gösterildiği gibi - indüklenmiş manyetik alan ona karşı hareket edecektir.
Eğer manyetik alan "B" azalıyorsa - (2) gösterildiği gibi - indüklenmiş manyetik alan tekrar ona karşı hareket edecektir. Ancak bu sefer 'karşı' demek, azalma oranına karşı hareket etmek anlamına gelir, çünkü azalma oranına karşı çalışır.
Lenz Yasası, Faraday'nın indüksiyon yasasına dayanır. Faraday'nın yasası, bir manyetik alanın değişmesinin bir iletken içinde bir akım induke edeceğini söyler.
Lenz Yasası, bu induklanan akımın yönünü belirtir, bu da karşı olan orijinal değişen manyetik alana karşıdır. Bu, Faraday'nın yasasının formülünde negatif işaret ('–') ile ifade edilir.
Bu manyetik alanın değişimi, bir manyetik alandaki bobinlere doğru veya uzaklaştırmak, veya bobini manyetik alanda içeri veya dışarı hareket ettirmek yoluyla manyetik alan gücünün değiştirilmesiyle olabilir.
Başka bir deyişle, devrede induklanan EMF'nin büyüklüğünün, akım yoğunluğunun değişim hızına orantılı olduğunu söyleyebiliriz.
Lenz Yasası Formülü
Lenz Yasası, Faraday'nın yasasına göre bir manyetik akım yoğunluğunun değişimi sonucunda bir EMF üretildiğinde, induklanan EMF'nin polaritesinin, onu oluşturan orijinal değişen manyetik alana karşı olduğunu belirtir.
Faraday'nın elektromanyetik indüksiyon yasasındaki negatif işaret, induklanan EMF (ε) ve manyetik akım yoğunluğunun (δΦB) ters işaretleri olduğunu gösterir. Lenz Yasası'nın formülü aşağıda gösterilmiştir:
Burada:
ε = Induk edilen EMF
δΦB = Manyetik akım yoğunluğunun değişimi
N = Bobindeki tur sayısı
Lenz Yasası ve Enerji Korunumu
Enerji korunumu yasasına uymak için, Lenz Yasası'nın belirlediği şekilde induklanan akımın oluşturduğu manyetik alan, onu oluşturan manyetik alana karşı olmalıdır. Aslında, Lenz Yasası enerji korunumu yasasının bir sonucudur.
Neden böyle olduğunu merak ediyor musunuz? Peki, olsaydı ne olacağını hayal edelim.
Eğer induklanan akımın oluşturduğu manyetik alan, onu oluşturan alanla aynı yönde olsaydı, bu iki manyetik alan birleşerek daha büyük bir manyetik alan oluştururdu.
Bu birleşmiş daha büyük manyetik alan, kendi içinde ikinci bir akımı induklar, bu akımın büyüklüğü orijinal induklanan akımın iki katıdır.
Ve bu da, kendi içinde başka bir manyetik alanı oluşturur, bu da başka bir akımı induklar. Ve böyle devam eder.
Yani, eğer Lenz Yasası, induklanan akımın oluşturduğu manyetik alanın, onu oluşturan manyetik alana karşı olması gerektiğini belirtmezse, sonucunda sonsuz bir pozitif geri bildirim döngüsü oluşur, bu da enerji korunumu yasasını bozar (çünkü neredeyse sınırsız bir enerji kaynağı oluşturmuş oluruz).
Lenz Yasası ayrıca Newton'un üçüncü hareket yasasına da uymaktadır (her eyleme eşit ve zıt bir tepki vardır).
Eğer induklanan akımın oluşturduğu manyetik alan, onu oluşturan manyetik alanın yönüne eşit ve zıt ise, sadece bu şekilde manyetik alanın değişimine karşı direnebilir. Bu, Newton'un üçüncü hareket yasasına uygun olur.
Lenz Yasası Açıklaması
Lenz Yasası'nı daha iyi anlayabilmek için, iki durum üzerinde düşünelim:
Durum 1: Bir mıknatıs bobine doğru hareket ederken.
