Lenz qonuni: Elektromagnit induksiya: Ta'rif & Formula

Lenz qonuni nima?

Elektromagnit induksiya Lenz qonuni o'zgaruvchi magnit maydoni tomonidan (Faraday elektromagnit induksiya qonuni bo'yicha) konduktor ichida induktatsiya qilinadigan elektr jarayonining yo'nalishi, bu jarayon tomonidan yaratiladigan magnit maydoni uning asosiy o'zgaruvchi magnit maydoniga qarama-qarshi bo'lib, bu jarayonning yo'nalishi Fleming o'ng qo'l qoidasi orqali aniqlanadi.

Bu birinchi bor ishlatilganda tushunish qiyin bo'lishi mumkin—shuning uchun misolni ko'rib chiqaylik.

Eslatma: Elektr jarayonini magnit maydoni induktatsiya qilganda, bu induktatsiya qilingan elektr jarayoni o'zining magnit maydonini yaratadi.

Bu magnit maydon doimiy ravishda uning asosiy yaratuvchi magnit maydoniga qarama-qarshi bo'ladi.

Quyidagi misolda, agar "B" magnit maydoni o'sayotgan bo'lsa - (1) - induktatsiya qilingan magnit maydoni uni qarama-qarshi qilib ishlaydi.

Agar "B" magnit maydoni kamayishda bo'lsa - (2) - induktatsiya qilingan magnit maydoni yana uni qarama-qarshi qilib ishlaydi. Ammo bu safar 'qarama-qarshi' deb aytilsa, bu kamayish tezligini qarama-qarshi qilib, maydonni o'stirishni anglatadi.

Lenz qonuni Faraday induksiya qonuni asosida qurilgan. Faraday qonuni bizga o'zgaruvchi magnit maydoni konduktor ichida elektr jarayonini induktatsiya qilishini aytadi.

Lenz qonuni bizga shu induksiya elektr oqimining yo'nalishi haqida aytiladi, bu yo'nalish aslida berilgan o'zgaruvchi magnit maydoni bilan qarama-qarshi bo'ladi. Bu Faraday qonunidagi formulada minus belgisi (‘–’) orqali ko'rsatiladi.

Magnit maydonning o'zgarishi magnit maydon kuchini o'zgartirish orqali amalga oshirilishi mumkin, ya'ni maqsadli elektromagnitni spirlar tomonidan yoki undan uzoqlashtirish orqali, yoki spirni magnit maydonga kirish va chiqish orqali.

Boshqa so'zlar bilan aytganda, biz aylantirilgan EMFning qiymati flux o'zgarish tezligiga proporsional bo'ladi.

Lenz qonuni formulasi

Lenz qonuni Faraday qonuni asosida flux o'zgarishi tufayli yaratilgan EMFda, induksiya elektr oqimi yaratiladi, bu oqim aslida berilgan o'zgaruvchi magnit maydoniga qarama-qarshi bo'ladi.

Faraday qonunidagi minus belgisi induksiya EMF (ε) va magnit flux (δΦB) o'rtasidagi qarama-qarshilikni ko'rsatadi. Lenz qonuni formulasi quyidagicha:

Bu yerda:

• ε = Indukiya EMF

• δΦB = magnit tashqiqlanishining o'zgarishi

• N = spiralning bo'g'inlari soni

Lenz qonuni va energiya saqlanish qonuni

Energiya saqlanish qonuniga rioya qilish uchun, Lenz qonuni orqali induksiya qilinadigan oqim yaratgan maqnit maydoni, uni yaratgan maqnit maydonga qarama-qarshi bo'lishi kerak. Aslida, Lenz qonuni energiya saqlanish qonunining natijasi hisoblanadi.

Nega shunday, deb so'rasiz? Yaxshi, bu hol bo'lmaganini faraz qilib ko'ramiz, nima bo'lib o'tarligini ko'rib chiqamiz.

Agar induksiya qilinadigan oqim yaratgan maqnit maydoni, uni yaratgan maydonga bir xil yo'nalishda bo'lsa, bu ikki maqnit maydon birlashib, katta maqnit maydon yaratadi.

Bu birlashgan katta maqnit maydon, navbatan, konduktor ichida asosiy induksiya qilinadigan oqimning ikki barobar bo'lgan oqimni induksiya qiladi.

Va bu, navbatan, yana boshqa maqnit maydon yaratadi, bu esa yana boshqa oqimni induksiya qiladi. Va hokazo.

Demak, Lenz qonuni induksiya qilinadigan oqim yaratgan maqnit maydoni qarama-qarshi bo'lishini talab etmasa, biz cheksiz musbat qayta aylanishga erishamiz, bu energiya saqlanish qonunini buzadi (chunki biz, oddiy qilib, cheksiz energiya manbasini yaratamiz).

Lenz qonuni ham Newtonning uchinchi harakat qonuniga (yani, har bir amalga doimiy ravishda teng va qarama-qarshi reaksiya mavjud) rioya qiladi.

Agar induksiya qilinadigan oqim yaratgan maqnit maydoni, uni yaratgan maqnit maydonga teng va qarama-qarshi bo'lsa, unda faqat shunda u maqnit maydondagi o'zgarishni qarshilay oladi. Bu Newtonning uchinchi harakat qonuniga mos keladi.

Lenz qonuni tushuntirilmoqda

Lenz qonunini yaxshi tushunish uchun, ikkita holni ko'rib chiqaylik:

Hol 1: Magnit spiralgacha yig'ilayotganda.

Magnetning janubiy polusi silindirga yaqinlashayotganda, silindir bilan bog'liq bo'lgan magnit fluxi o'sadi. Faradayning elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra, fluxda o'zgarish bo'lganda, EMF va shunday qilib, silindirda jarayon yuz beradi va bu jarayon o'zining magnit maydonini yaratadi.

Endi Lenz qonuniga ko'ra, yaratilgan bu magnit maydon o'zini yoki boshqa qilib aytilsa, silindirdan o'tuvchi fluxni o'sishi bilan kurashadi va bu faqatgina yaqinlashayotgan silindir tomoni shimol polusiga ega bo'lganda mumkin, chunki oxshash poluslar bir-birlarini rad etadi.

Agar silindir tomonining magnit polusini bilgan bo'lsak, o'ng qo'l qoidalasidan foydalanib, induksiya chiqariladigan jarayon yo'nalishini oson aniqlay olamiz. Bu holatda, jarayon solishtirilgan yo'nalishda yuz beradi.

Holat 2: Magnet silindirdan uzoqlashayotganda

Magnetning shimol polusi silindirdan uzoqlashayotganda, silindir bilan bog'liq bo'lgan magnit fluxi kamayadi. Faradayning elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra, EMF va shunday qilib, silindirda jarayon yuz beradi va bu jarayon o'zining magnit maydonini yaratadi.

Endi Lenz qonuniga ko'ra, yaratilgan bu magnit maydon o'zini yoki boshqa qilib aytilsa, silindirdan o'tuvchi fluxni kamayishi bilan kurashadi va bu faqatgina yaqinlashayotgan silindir tomoni janub polusiga ega bo'lganda mumkin, chunki farqli poluslar bir-birlarini tortadi.

Agar silindir tomonining magnit polusini bilgan bo'lsak, o'ng qo'l qoidalasidan foydalanib, induksiya chiqariladigan jarayon yo'nalishini oson aniqlay olamiz. Bu holatda, jarayon soat markazi yo'nalishida yuz beradi.

Eslatma: Magnit maydon yoki jarayon yo'nalishini topish uchun, o'ng qo'l ba'ri qoidalasidan foydalaning, ya'ni agar o'ng qo'l ungliari kabelga joylashtirilsa, ba'ri jarayon yo'nalishiga ko'proq bo'lsa, ungliarning egilishi kabel tomonidan yaratiladigan magnit maydon yo'nalishini ko'rsatadi.

Lenz qonuni quyidagicha ifodalash mumkin:

• Agar maydaniy flux Ф bo'lgan spira oshib borsa, spiradagi oqish yo'nalishi shunday bo'ladi ki, bu fluxning oshishiga qarama-qarshi bo'lib, demak, induksiya qilinadigan oqish quyidagi yo'nalishda (Fleming o'ng qo'l bosh beringan qoidalari yordamida) flux yaratadi.

• Agar maydaniy flux Ф bo'lgan spira kamayib borsa, spiradagi oqish yaratadigan flux asosiy fluxga yordam beradi va demak, oqish yo'nalishi quyidagicha bo'ladi.

Lenz qonunining qo'llanmalar

Lenz qonunining qo'llanmalarini quyidagilar bilan ifodalash mumkin:

• Lenz qonuni orqali induktorning ichidagi saqlangan maydaniy energiya tushunchasini tushunish mumkin. induktor. EMF manbasi induktor orqali bog'langanda, unda oqish o'tishni boshlaydi. Orqa EMF bu oqishning o'sishiga qarama-qarshi bo'ladi. Oqishni o'rnatish uchun tashqi EMF manbasi ushbu qarama-qarshilikni yengish uchun ish bajarsa kerak. Bu ish EMF tomonidan induktor ichida saqlanadi va tashqi EMF manbasini elektr tarmogidan o'chirib tashlagandan so'ng uni qaytarish mumkin.

• Bu qonun induksiya qilinadigan EMF va fluxning o'zgarishi o'rtasida qarama ishoralar mavjudligini ko'rsatadi, bu Faraday induksiya qonunidagi ishora tanlovi uchun fizikaviy ta'rif beradi.

• Lenz qonuni elektr generatorlariga ham qo'llaniladi. Generator ichida oqish induksiya qilinadigan paytda, bu induksiya qilinadigan oqishning yo'nalishi shunday bo'ladi ki, u generatorning aylanishiga (Lenz qonuni bilan muvofiqtir) qarama-qarshi bo'lib, shuning uchun generator ko'proq mekhanik energiya talab qiladi. Ushbu qonun elektr motorlari uchun ham orqa EMF taqdim etadi.

• Lenz qonuni elektromagnitli orqali rem tushirish va induksion plitada ham ishlatiladi.

Lenz qonunini belgilang

Lenz qonuni deyishicha, o'zgaruvchi magnit maydoni tomonidan konduktor ichida induksiya qilinadigan arusning yo'nalishi shunday bo'lib, ki induksiya qilinadigan arus yaratgan magnit maydoni boshlang'ich o'zgaruvchi magnit maydoniga qarama-qarshi bo'ladi.

Lenz qonuni 1834-yilda nemis olimi H. F. E. Lenz nomi bilan ataladi. Lenz qonuni Newtonning uchinchi harakat qonuni (ya'ni, har bir amaliyatga doimiy ravishda teng va qarama-qarshi javob mavjud) va energiya saqlanish prinsipiga (ya'ni, energiya yaratilishi yoki yo'qotilishi mumkin emas, demak, tizimdagi barcha energiyalar yig'indisi doimiy bo'ladi) rioya qiladi.

Eslatma: Asl ma'lumotlarni hurmat qiling, yaxshi maqolalar ulashishga layiq, agar huquq buzilsa, iltimos, o'chirish uchun bog'laning.