закон Ленца
Закон Ленца - это общий способ понять, как электромагнитные цепи подчиняются третьему закону Ньютона и сохранению энергии. Закон Ленца назван в честь Эмиля Ленца и гласит:
Индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) всегда приводит к возникновению тока, магнитное поле которого противостоит изменению исходного магнитного потока.
Закон Ленца показан с отрицательным знаком в законе Фарадея об индукции:
E = - - ∂ Φ B ∂ t {\displaystyle {\mathcal {E}}=-{\frac {\partial \Phi _{\mathrm {B} }}{\partial t}}} 
,
что указывает на то, что индуцированная эмиссия (ℰ) и изменение магнитного потока (∂ΦB) имеют противоположные знаки.
Индуцированная эмиссия и результирующий индуктированный ток направлены против часовой стрелки, когда В выходит из страницы и площадь схемы уменьшается. Поток через эту цепь уменьшается во внешнем направлении. Теперь наведенный ток I создает собственное магнитное поле, и мы можем использовать правое правило захвата для вычисления направления этого поля. В результате магнитное поле, обусловленное наведенным током, также направляется наружу внутри цепи. Как будто природа, через это наведенное поле, пыталась компенсировать уменьшение потока, вызванное приложенным полем В. Оказывается, что это общее правило, так что можно сказать, что
Направление наведенной эмиссии всегда таково, что она приводит к противостоянию изменениям, которые ее производят.
Таков закон Ленца.
В качестве еще одного примера применения закона Ленца рассмотрим катушку провода, к которой внезапно подключен аккумулятор. Предположим, что батарея начинает протекать ток по часовой стрелке, как видит наблюдатель. Этот ток вызовет магнитное поле, линии которого будут вплетать катушку и вращаться за ее пределами. Таким образом, по мере нарастания тока, связанного с батареей, происходит изменение магнитного потока, проходящего через катушку, и это должно привести к индуцированному эмиссиям в катушке. Каково направление этой наведенной эмиссии? Закон Ленца сразу же говорит нам, что он должен быть направлен против часовой стрелки, чтобы противостоять нарастанию тока. Аналогичным образом, когда ток в цепи нарушается, индуцированный эмиссионный излучатель стремится удержать ток от вымирания, и это объясняет искрение, наблюдаемое при медленном открытии выключателей. Индуцированная эмульсия в цепи, ток которой изменяется, называется обратной эмульсией, поскольку она всегда выступает против изменения тока. Он возникает в результате изменения собственного магнитного поля тока, эффекта, называемого самоиндукцией.
Если бы закон Ленца не правда, увеличение тока в катушке приведет к emf, который помогает прилагаемой батареи, тем самым увеличивая ток дальше, вызывая больше emf и дальнейшее увеличение тока, ad infinitum. Это было бы нестабильной ситуацией и той, в которой сохранение энергии принцип будет непослушным.
Такого рода рассуждения могут быть распространены и на другие ситуации, в которых система, находящаяся в равновесии, вытесняется, и принцип, к которому она пришла, заключается в следующем.
Когда система, находящаяся в состоянии равновесия, нарушается, равновесие смещается в направлении, которое имеет тенденцию к отмене воздействия возмущения.
Это обобщение закона Ленца называется принципом Ле Шателье.
Lenzs-law-inductor .
Вопросы и ответы
В: Что такое закон Ленца?
Ответ: Согласно закону Ленца, индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) всегда генерирует ток, магнитное поле которого противодействует изменению начального магнитного потока.
Вопрос: Как закон Ленца проявляется в законе индукции Фарадея?
Ответ: В законе индукции Фарадея закон Ленца представлен отрицательным знаком, указывающим на то, что индуцированная ЭДС и изменение магнитного потока противоположны.
Вопрос: В каком направлении течет индукционный ток, когда B' направлен сбоку наружу, а площадь поверхности цепи уменьшается?
A: Индуцированный ток идет против часовой стрелки, поскольку B' перемещается из стороны в сторону, и площадь цепи уменьшается.
В: Что пытается сделать природа с помощью этого индуцированного поля?
ОТВЕТ: Природа пытается компенсировать уменьшение потока, вызванное приложенным полем, путем создания внешнего магнитного поля в контуре, вызванного индуцированным током.
Вопрос: Что происходит, когда батарея внезапно подключается к проводящей катушке?
Ответ: Когда батарея внезапно подключается к проволочной катушке, она запускает ток, который, с точки зрения наблюдателя, идет по часовой стрелке. Это создает индуцированную ЭДС, которая, согласно закону Ленца, направлена против часовой стрелки и сопротивляется увеличению тока, вызванному муфтой.
Вопрос: Какое влияние самоиндукция оказывает на цепи, в которых изменяется ток?
Ответ: Самоиндукция приводит к тому, что при увеличении тока в обмотке возникает ЭДС, противодействующая этому увеличению, таким образом, предотвращая нестабильные ситуации, в которых нарушается сохранение энергии.
В:Какой принцип может быть расширен из закона Ленца?
Ответ: Закон Ленца может быть расширен до принципа Ле Шателье, согласно которому при возмущении равновесия системы, равновесие смещается таким образом, что эффекты возмущения аннулируются.
