Войти
Закон Ленца указывает направление тока в проводящей петле, косвенно индуцированного изменением магнитного потока через петлю. Возможны сценарии a, b, c, d и e. Сценарий f невозможен из- за закона сохранения энергии. Заряды (электроны) в проводнике приводятся в движение не непосредственно изменением потока, а круговым электрическим полем (не показано), окружающим общее магнитное поле индуцирующих и индуцированных магнитных полей. Это полное магнитное поле индуцирует электрическое поле. Закон Ленца, названный в честь физика Эмиль Ленца (произносится / л ɛ н т ы / ), который сформулировал ее в 1834 году, говорит о том, что направление электрического тока, индуцированного в проводнике с помощью изменяющегося магнитного поля такова, что магнитное поле, создаваемое индуцированным током противодействует изменению начального магнитного поля.
Это качественный закон, который определяет направление индуцированного тока, но ничего не говорит о его величине. Закон Ленца предсказывает направление многих эффектов в электромагнетизме, таких как направление напряжения, индуцированного в индукторе или проволочной петле изменяющимся током, или сила сопротивления вихревых токов, действующих на движущиеся объекты в магнитном поле.
Закон Ленца можно рассматривать как аналог третьего закона Ньютона в классической механике и принципа Ле Шателье в химии.
Закон Ленца гласит, что ток, индуцированный в цепи из-за изменения магнитного поля, направлен, чтобы противодействовать изменению магнитного потока и оказывать механическую силу, которая противодействует движению.
Закон Ленца содержится в строгой трактовке закона индукции Фарадея (величина ЭДС, индуцированной в катушке, пропорциональна скорости изменения магнитного поля), где он находит выражение через отрицательный знак:
что указывает на противоположные знаки индуцированной электродвижущей силы и скорости изменения магнитного потока.
Это означает, что направление обратной ЭДС индуцированного поля противостоит изменяющемуся току, который является его причиной. Ди-джей Гриффитс резюмировал это следующим образом: Природа не терпит перемены в движении.
Если изменение магнитного поля тока i 1 вызывает другой электрический ток, i 2, направление i 2 противоположно направлению изменения i 1. Если эти токи в двух коаксиальных круглых проводников л 1 и л 2 соответственно, и оба первоначально 0, то токи я 1 и я 2 обязательно встречное вращение. В результате встречные токи будут отталкиваться друг от друга.
Магнитные поля от сильных магнитов могут создавать токи встречного вращения в медной или алюминиевой трубе. Это демонстрируется падением магнита через трубу. Опускание магнита внутри трубы заметно медленнее, чем при падении за пределы трубы.
Когда напряжение генерируется изменением магнитного потока в соответствии с законом Фарадея, полярность индуцированного напряжения такова, что создается ток, магнитное поле которого противодействует изменению, которое его вызывает. Индуцированное магнитное поле внутри любой проволочной петли всегда поддерживает постоянный магнитный поток в петле. Направление индуцированного тока можно определить с помощью правила правой руки, чтобы показать, какое направление потока тока создаст магнитное поле, которое будет противодействовать направлению изменения потока через контур. В приведенных ниже примерах, если поток увеличивается, индуцированное поле действует против него. Если оно уменьшается, индуцированное поле действует в направлении приложенного поля, чтобы противодействовать изменению.
Воспроизвести медиа Алюминиевое кольцо перемещается за счет электромагнитной индукции, демонстрируя закон Ленца. 
Воспроизвести медиа Эксперимент, демонстрирующий закон Ленца с двумя алюминиевыми кольцами на чешуйчатом устройстве, установленном на оси так, чтобы свободно перемещаться в горизонтальной плоскости. Одно кольцо полностью закрыто, а другое имеет отверстие, не образующее полного круга. Когда мы помещаем стержневой магнит рядом с полностью закрытым кольцом, кольцо отталкивается им. Однако, когда система останавливается, и мы снимаем стержневой магнит, кольцо притягивается им. В первом случае индуцированный ток, создаваемый в кольце, сопротивляется увеличению магнитного потока, вызванному близостью магнита, в то время как во втором случае извлечение магнита из кольца уменьшает магнитный поток, вызывая такой ток, магнитное поле которого сопротивляется. уменьшение потока. Это явление отсутствует, когда мы повторяем эксперимент с кольцом, которое не закрывается, вставляя и удаляя стержень магнита. Индуцированные токи в этом кольце не могут заключаться в кольцо и имеют очень слабое поле, которое не может сопротивляться изменению магнитного потока. В электромагнетизме, когда заряды движутся вдоль силовых линий электрического поля, над ними совершается работа, будь то накопление потенциальной энергии (отрицательная работа) или увеличение кинетической энергии (положительная работа).
Когда чистая положительная работа применяется к заряду q 1, он набирает скорость и импульс. Таким образом, сеть на q 1 создает магнитное поле, напряженность которого (в единицах плотности магнитного потока (1 тесла = 1 вольт-секунда на квадратный метр)) пропорциональна увеличению скорости q 1. Это магнитное поле может взаимодействовать с соседним зарядом q 2, передавая ему этот импульс, и, в свою очередь, q 1 теряет импульс.
Заряд q 2 также может воздействовать на q 1 аналогичным образом, возвращая часть импульса, полученного от q 1. Этот возвратно-поступательный компонент импульса способствует увеличению магнитной индукции. Чем ближе q 1 и q 2, тем больше эффект. Когда q 2 находится внутри проводящей среды, такой как толстая пластина из меди или алюминия, она легче реагирует на приложенную к ней силу q 1. Энергия q 1 не расходуется мгновенно в виде тепла, выделяемого током q 2, но также накапливается в двух противоположных магнитных полях. Плотность энергии магнитных полей имеет тенденцию изменяться в зависимости от квадрата напряженности магнитного поля; однако в случае магнитно-нелинейных материалов, таких как ферромагнетики и сверхпроводники, это соотношение нарушается.
Импульс должен сохраняться в процессе, поэтому, если q 1 толкается в одном направлении, тогда q 2 нужно толкать в другом направлении с той же силой в то же время. Однако ситуация усложняется, когда вводится конечная скорость распространения электромагнитной волны (см. Запаздывающий потенциал ). Это означает, что в течение короткого периода общий импульс двух зарядов не сохраняется, а это означает, что разница должна объясняться импульсом в полях, как утверждал Ричард П. Фейнман. Известный электродинамик 19 века Джеймс Клерк Максвелл назвал это «электромагнитным импульсом». Тем не менее, такая трактовка полей может быть необходима, когда закон Ленца применяется к противоположным обвинениям. Обычно предполагается, что рассматриваемые заряды имеют один и тот же знак. Если они этого не делают, например, протон и электрон, взаимодействие будет другим. Электрон, создающий магнитное поле, будет генерировать ЭДС, которая заставляет протон ускоряться в том же направлении, что и электрон. Сначала может показаться, что это нарушает закон сохранения импульса, но такое взаимодействие, как видно, сохраняет импульс, если принять во внимание импульс электромагнитных полей.
СМИ, связанные с законом Ленца, на Викискладе?
