Lenzi seaduse selgitus

Lenzi seadus, nimega vene füüsik Heinrich Lenz (1804-1865) järgi, on elektromagnetismi põhiline printsiip. See ütleb, et sulgul asuvates juhtivates tsüklites tekkiva induktseeritud elektromotrivrõdu (emf) suund on alati vastandlik sellele magneetvoolu muutusele, mis seda tekitas. See tähendab, et induktseeritud vool loob magneetvälja, mis vastandub algsele magneetvoolu muutusele, järgides energiasäästmise printsiipe.

Lenzi seaduse mõistmine võimaldab meil hinnata paljude igapäevaste rakenduste eest seisvaid teaduslikke printsiipe, nagu elektrijaamad, mootorid, induktorid ja transformatorid. Lenzi seaduse põhimõtete uurimine annab meile sissekatsed meie ümber olevasse elektromagnetilisse maailma.

Lenzi seadus, nimega vene füüsik Heinrich Lenz (1804-1865) järgi, on põhiline printsiip, mis hõlmab elektromagnetilist induktsiooni. See ütleb, et sulgul asuvates juhtivates tsüklites tekkiva induktseeritud elektromotrivrõdu (emf) suund on alati vastandlik sellele magneetvoolu muutusele, mis seda tekitas. Lihtsamalt öeldes, induktseeritud voolu suund loob magneetvälja, mis vastandub algsele magneetvoolu muutusele.

Lenzi seadus on elektromagnetismi põhiline seadus, mis ütleb, et induktseeritud elektromotrivrõdu (EMF) suund kuitsis on alati selline, et see vastandub muutusele, mis seda tekitas. Matemaatiliselt saab Lenzi seadust väljendada nii:

EMF = -dΦ/dt

Kus EMF on elektromotrivrõdu, Φ on magneetvool ja dt on aja muutus. Valemis esinev negatiivne märk näitab, et induktseeritud EMF on vastandlik voolu muutusele.

Lenzi seadus on tihedalt seotud Faraday elektromagnetilise induktsiooniga, mis ütleb, et muutuv magneetväljak induktseerib kuitsis EMF. Faraday seadust saab matemaatiliselt väljendada nii:

EMF = -dΦ/dt

kus EMF on elektromotrivrõdu, Φ on magneetvool ja dt on aja muutus.

Ampere seadus ja Biot-Savart seadus on ka seotud Lenzi seadusega, kuna need kirjeldavad elektrilahte ja magneetlahte varude ja lahtide olemasolu korral. Ampere seadus ütleb, et magneetväljak ringiühel joone ümber on proportsionaalne voolule ja kaugusega joonest. Biot-Savart seadus kirjeldab magneetvälja, mida varudega ladina või varudega ladina rühm tekitab.

Kokku andes need seadused täieliku kirjelduse elektrilahte ja magneetlahte erinevates olukordades. Seetõttu on need olulised elektrimootorite, generaatorite, transformatorite ja muude seadmete toimingu mõistmiseks.

Selle paremaks mõistmiseks võtame näiteks õhukesta magneti, mis liigub sulgu lähemale. Kui magnet liigub lähemale sulgule, siis sulgu läbivaid magneetvoolu joont kasvab. Lenzi seaduse kohaselt on induktseeritud EMF polaarsus selline, et see vastandab magneetvoolu suurenemist. See vastandamine loob induktseeritud välja, mis vastandab magneti liikumist, lõpuks aeglustades seda. Samuti, kui magnet liigub sulgult eemale, siis induktseeritud EMF vastandab magneetvoolu vähenemist, loob induktseeritud välja, mis püüab magneti paigal hoida.

Induktseeritud välja, mis vastandab magneetvoolu muutust, järgib parempoolset reeglit. Kui me pidame oma paremat käte sulgu ümber nii, et meie sõrad näitavad magneetvoolu joonte suunda, siis meie peen näitab induktseeritud voolu suunda. Induktseeritud voolu suund on selline, et see loob magneetvälja, mis vastandab magneetvoolu muutust.

Magneeti pool on ka oluline Lenzi seaduses. Kui magneti põhjapool liigub sulgu lähemale, siis induktseeritud vool loob magneetvälja, mis vastandab põhjapooli lähenedamist. Vastupidiselt, kui magneti lõunapool liigub sulgu lähemale, siis induktseeritud vool loob magneetvälja, mis vastandab lõunapooli lähenedamist. Induktseeritud voolu suund järgib parempoolset reeglit, nagu me varem arutasime.

See on seotud Faraday elektromagnetilise induktsiooniga, mis selgitab, kuidas muutuv magneetväljak võib induktseerida EMF ladina. Faraday seadus matemaatiliselt kirjeldab seost induktseeritud EMF ja magneetvoolu muutuse kiiruse vahel. See järgib Faraday seadust, kuna see määrab induktseeritud EMF suunda vastavalt muutuvale magneetvoolule.

See on ka seotud eddy voolude fenomeniga. Eddy voolud on elektrivoolud, mida muutuv magneetväljak induktseerib ladina. Nende voolude ümberliikumisel tekib nende endi magneetväljak, mis vastandab algset magneetväljakut, mis neid tekitas. See efekt on kooskõlas Lenzi seadusega ja tal on praktilisi rakendusi, nagu rongide bremsisüsteemides ja induktioonlõikelauad.

Sellel on palju praktilisi rakendusi meie igapäevaelus. Näiteks mängib see olulist rolli elektrijaamade disainis ja funktsioneerimises, mis teisendavad mehaanilist energiat elektrikenergiaks. Generaatoris kogeb keerleva sulgu muutuv magneetväljak, mis viib EMF tekkimiseni. Selle induktseeritud EMF suund määratakse Lenzi seaduse kohaselt, mis tagab, et süsteem säilitab energiat. Samuti töötavad elektrimootorid Lenzi seaduse kohaselt. Elektrimootoris tekitab magneetväljakute ja induktseeritud EMF suhtlemine torqu, mis käivitab moatori.

See on oluline konseptsioon induktorite ja transformatorite disainis. Induktorid on elektronilised komponendid, mis salvestavad energia oma magneetväljas, kui vool läbib neid. Nad vastandavad igast voolu muutust, järgides Lenzi seaduse printsiipe. Transformatorid, mis kasutatakse elektrikenergia edastamiseks vahetult ühest tsüklitest teise, kasutavad elektromagnetilise induktsiooni fenomeni. Mõistmaks seda, insenerid saavad disainida transformatoreid.

Declaratsioon: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.