قانون لنتز توضیح داده شده

قانون لنز، الذي سُمي على اسم الفيزيائي الروسي هاينريش لنز (1804-1865)، هو مبدأ أساسي في الكهرومغناطيسية. يشير إلى أن اتجاه القوة الكهروموصلة (الجهد) المُستحثة في الحلقة الموصلة المغلقة دائماً يعارض التغيير في التدفق المغناطيسي الذي أدى إليه. هذا يعني أن التيار المستحث يخلق مجالاً مغناطيسياً يعارض التغيير الأولي في التدفق المغناطيسي، وفقًا لمبادئ حفظ الطاقة.

فهم قانون لنز يسمح لنا بتقدير العلوم خلف العديد من التطبيقات اليومية، مثل المولدات الكهربائية والمحركات والمكثفات والمحولات. من خلال استكشاف مبادئ قانون لنز، نكتسب رؤية لعمليات العالم الكهرومغناطيسي المحيط بنا.

قانون لنز، الذي سُمي على اسم الفيزيائي الروسي هاينريش لنز (1804-1865)، هو مبدأ أساسي يحكم الاستقراء الكهرومغناطيسي. يشير إلى أن القوة الكهروموصلة (الجهد) المُستحثة في الحلقة الموصلة المغلقة دائماً تعارض التغيير في التدفق المغناطيسي الذي أدى إليها. وبعبارات أبسط، فإن اتجاه التيار المستحث يخلق مجالاً مغناطيسياً يعارض التغيير الأولي في التدفق المغناطيسي.

قانون لنز هو قانون أساسي في الكهرومغناطيسية يشير إلى أن اتجاه القوة الكهروموصلة (الجهد) المُستحثة في الدائرة يكون دائمًا بحيث يعارض التغيير الذي أدى إليه. يمكن التعبير عن قانون لنز رياضيًا كما يلي:

الجهد = -dΦ/dt

حيث الجهد هو القوة الكهروموصلة، Φ هو التدفق المغناطيسي، وdt هو التغيير الزمني. الإشارة السالبة في المعادلة تشير إلى أن الجهد المستحث يكون في الاتجاه المعاكس للتغيير في التدفق.

قانون لنز مرتبط بشكل وثيق بقانون فارادي للإسناد الكهرومغناطيسي، والذي يشير إلى أن المجال المغناطيسي المتغير يثير جهدًا كهروموصلًا في الدائرة. يمكن التعبير عن قانون فارادي رياضيًا كما يلي:

الجهد = -dΦ/dt

حيث الجهد هو القوة الكهروموصلة، Φ هو التدفق المغناطيسي، وdt هو التغيير الزمني.

قانون أمبير وقانون بييوت-سافار أيضًا مرتبطان بقانون لنز، حيث يصفان سلوك الحقول الكهربائية والمغناطيسية في وجود التيارات والشحنات. يشير قانون أمبير إلى أن المجال المغناطيسي حول الأسلاك الموصلة للتيار يتناسب مع التيار والمسافة من الأسلاك. يصف قانون بييوت-سافار المجال المغناطيسي الذي ينتج عن الأسلاك الموصلة للتيار أو مجموعة من الأسلاك.

معًا، توفر هذه القوانين وصفًا كاملًا لسلوك الحقول الكهربائية والمغناطيسية في مختلف الحالات. نتيجة لذلك، فهي ضرورية لفهم تشغيل المحركات الكهربائية والمولدات والمحولات وغيرها من الأجهزة.

لتفهمه بشكل أفضل، ضع في اعتبارك سيناريو مغناطيس شريط يتحرك نحو ملف من الأسلاك. عندما يقترب المغناطيس من الملف، تزداد خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر الملف. وفقًا لقانون لنز، تكون القطبية للجهد المستحث في الملف بحيث تعارض زيادة التدفق المغناطيسي. هذه المعارضة تخلق مجالًا مستحثًا يعارض حركة المغناطيس، مما يؤدي في النهاية إلى إبطاء سرعته. بالمثل، عندما يتم نقل المغناطيس بعيدًا عن الملف، سيعارض الجهد المستحث انخفاض التدفق المغناطيسي، مما يخلق مجالًا مستحثًا يحاول الحفاظ على مكان المغناطيس.

المجال المستحث الذي يعارض التغيير في التدفق المغناطيسي يتبع قاعدة اليد اليمنى. إذا أمسكنا يدنا اليمنى حول الملف بحيث تشير أصابعنا في اتجاه خطوط المجال المغناطيسي، فسوف يشير الإبهام في اتجاه التيار المستحث. اتجاه التيار المستحث يكون بحيث يخلق مجالًا مغناطيسيًا يعارض التغيير في التدفق المغناطيسي.