ლენცის კანონი განმარტული

ლენცის კანონი, რომელიც დასახელებულია რუსი ფიზიკოსი ჰეინრიხ ლენცის (1804-1865) პატივსაცემად, არის ელექტრომაგნიტიზმის ფუნდამენტური პრინციპი. ის აღწერს, რომ დახურულ კონდუქტორულ წრეში გამოწვეული ელექტრომოტიური ძალის (ემეფის) მიმართულება ყოველთვის წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის ცვლილებას, რომელიც ის გამოწვევის მიზეზი იყო. ეს ნიშნავს, რომ გამოწვეული ელექტროდინამიკა ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის პირველი ცვლილებას, ენერგიის შესანახობის პრინციპების მიხედვით.

ლენცის კანონის გაგება ჩვენ შესაძლებელია დავინახოთ საყოველთაო დღიურ აპლიკაციების სამეცნიერო მხარე, როგორიცაა ელექტრო გენერატორები, მოტორები, ინდუქტორები და ტრანსფორმატორები. ლენცის კანონის პრინციპებში ჩაწვდებით, ჩვენ მივიღებთ შესაძლებლობას გავიგოთ ელექტრომაგნიტური მსოფლიოს შინაარსი, რომელიც გვერდით ჩვენ არის.

ლენცის კანონი, რომელიც დასახელებულია რუსი ფიზიკოსი ჰეინრიხ ლენცის (1804-1865) პატივსაცემად, არის ფუნდამენტური პრინციპი, რომელიც მართავს ელექტრომაგნიტურ ინდუქციას. ის აღწერს, რომ დახურულ კონდუქტორულ წრეში გამოწვეული ელექტრომოტიური ძალის (ემეფის) მიმართულება ყოველთვის წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის ცვლილებას, რომელიც ის გამოწვევის მიზეზი იყო. უფრო მარტივი სიტყვებით, გამოწვეული ელექტროდინამიკის მიმართულება ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის პირველი ცვლილებას.

ლენცის კანონი არის ელექტრომაგნიტიზმის ფუნდამენტური კანონი, რომელიც აღწერს, რომ ინდუქტირებული ელექტრომოტიური ძალის (EMF) მიმართულება სირცელში ყოველთვის ისეთია, რომ ის წინააღმდეგობს ცვლილებას, რომელიც ის შექმნა. მათემატიკურად, ლენცის კანონი შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი ფორმულით:

EMF = -dΦ/dt

სადაც EMF არის ელექტრომოტიური ძალა, Φ არის მაგნიტური ფლაქსი და dt არის დროის ცვლილება. უარყოფითი ნიშანი განტოლებაში ნიშნავს, რომ ინდუქტირებული EMF იქნება მაგნიტური ფლაქსის ცვლილების საწინააღმდეგო მიმართულებით.

ლენცის კანონი ახლო ურთიერთობაშია ფარადეის კანონთან ელექტრომაგნიტური ინდუქციის შესახებ, რომელიც აღწერს, რომ ცვლილების მაგნიტური ველი ინდუქტირებს EMF-ს სირცელში. ფარადეის კანონი შეიძლება მათემატიკურად გამოიხატოს შემდეგი ფორმულით:

EMF = -dΦ/dt

სადაც EMF არის ელექტრომოტიური ძალა, Φ არის მაგნიტური ფლაქსი და dt არის დროის ცვლილება.

ამპერის კანონი და ბიო-სავარის კანონი ასევე არიან დაკავშირებული ლენცის კანონთან, რადგან ისინი აღწერენ ელექტრო და მაგნიტური ველების ქცევას დენების და ტვირთების შესახებ. ამპერის კანონი აღწერს, რომ დენის გადატაცების შემდეგ დენის მიმართულების გარშემო მაგნიტური ველი არის პროპორციული დენს და დენის მიმართულებიდან დაშორებას. ბიო-სავარის კანონი აღწერს დენის გადატაცების შემდეგ დენის წრეში ან დენების ჯგუფში შექმნილ მაგნიტურ ველს.

ეს კანონები ერთად მისცემენ სრულ აღწერას ელექტრო და მაგნიტური ველების ქცევის სხვადასხვა სიტუაციებში. როგორც შედეგი, ისინი საჭირო არიან ელექტრო მოტორების, გენერატორების, ტრანსფორმატორების და სხვა მოწყობილობების შესამუშავებლად.

რათა უკეთესად გავიგოთ, განვიხილოთ სცენარი, როდესაც მაგნიტი მიდის სირცელის მიმართ. როდესაც მაგნიტი მიდის სირცელის მიმართ, მაგნიტური ველის ხაზები, რომლებიც გადიან სირცელში, ზრდას იღებენ. ლენცის კანონის მიხედვით, ინდუქტირებული EMF-ის პოლარიტეტი სირცელში ისეთია, რომ ის წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის ზრდას. ეს წინააღმდეგობა ქმნის ინდუქტირებულ ველს, რომელიც წინააღმდეგობს მაგნიტის მოძრაობას, საბოლოოდ დაშლის მას. მსგავსად, როდესაც მაგნიტი გადის სირცელიდან, ინდუქტირებული EMF წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის შემცირებას, ქმნის ინდუქტირებულ ველს, რომელიც ცდილობს დარჩენას მაგნიტის ადგილზე.

ინდუქტირებული ველი, რომელიც წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის ცვლილებას, მიჰყვება მარჯვენა ხელის წესს. თუ ჩვენ ჩავართვებთ ჩვენს მარჯვენა ხელს სირცელის გარშემო ისე, რომ ჩვენი ხელის თითები მიითითებენ მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულებაზე, ჩვენი დიდი თითი იქნება ინდუქტირებული დენის მიმართულებით. ინდუქტირებული დენის მიმართულება ისეთია, რომ ის ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც წინააღმდეგობს მაგნიტური ფლაქსის ცვლილებას.

მაგნიტის პოლუსი ასევე თანმიმდევრული როლი ითამაშებს ლენცის კანონში. როდესაც მაგნიტის ჩრდილოეთი პოლუსი მიდის სირცელის მიმართ, ინდუქტირებული დენი ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც წინააღმდეგობს ჩრდილოეთი პოლუსის მიახლოებას. შებრუნებით, როდესაც მაგნიტის სამხრეთი პოლუსი მიდის სირცელის მიმართ, ინდუქტირებული დენი ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც წინააღმდეგობს სამხრეთი პოლუსის მიახლოებას. ინდუქტირებული დენის მიმართულება მიჰყვება მარჯვენა ხელის წესს, როგორც ჩვენ უკვე განვიხილეთ ადრე.

ეს დაკავშირებულია ფარადეის კანონთან ელექტრომაგნიტური ინდუქციის შესახებ, რომელიც ახსენებს, როგორ ცვლილებას მაგნიტური ველი შეიძლება ინდუქტირებს EMF-ს კონდუქტორში. ფარადეის კანონი მათემატიკურად აღწერს ინდუქტირებული EMF-სა და მაგნიტური ფლაქსის ცვლილების სიჩქარეს შორის ურთიერთდება. ის მიჰყვება ფარადეის კანონს, რადგან ის მართავს ინდუქტირებული EMF-ის მიმართულებას ცვლილების მაგნიტური ფლაქსის შესახებ.

ეს ასევე დაკავშირებულია ედი დენების ფენომენით. ედი დენები არის დენის ციკლები, რომლებიც ინდუქტირებულია კონდუქტორებში ცვლილების მაგნიტური ველის შესახებ. ეს დენების ციკლები ქმნიან მათ საკუთარ მაგნიტურ ველს, რომელიც წინააღმდეგობს მათ შექმნას მიმართულ მაგნიტურ ველს. ეს ეფექტი მიჰყვება ლენცის კანონს და აქვს პრაქტიკული გამოყენებები, როგორიცაა ტრაინების დაშლის სისტემები და ინდუქციური სარეცხავები.

ეს აქვს რამდენიმე პრაქტიკული გამოყენება ჩვენს დღიურ ცხოვრებაში. მაგალითად, ეს ითვლება საჭირო როლს ელექტრო გენერატორების დიზაინში და ფუნქციონირებაში, რომლებიც მექანიკურ ენერგიას გარდაქმნიან ელექტრო ენერგიაში. გენერატორში როტირებადი სირცელი გადის ცვლილების მაგნიტური ველში, რაც იწვევს EMF-ს შექმნას. ინდუქტირებული EMF-ის მიმართულება დადებულია ლენცის კანონის მიხედვით, რაც უზრუნველყოფს სისტემის ენერგიის შენახვას. ასევე, ელექტრო მოტორები ფუნქციონირებენ ლენცის კანონის მიხედვით. ელექტრო მოტორში მაგნიტური ველების და ინდუქტირებული EMF-ის ურთიერთქმედება ქმნის მომტაცებელ მომენტს, რომელიც დრაივერებს მოტორს.