Правило Ленца – закон, формула

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 389.

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 389.

Изменение магнитного поля, пронизывающего рамку с током, вызывает появление в ней электродвижущей силы (ЭДС), в рамке возникает ток. Направление этого тока определяется специальным правилом Ленца для закона электромагнитной индукции. Рассмотрим это правило.

Действие индукционного тока

В результате электромагнитной индукции изменение магнитного поля через проводящий контур приводит к появлению в нем ЭДС и электрического тока, который называется индукционным. Индукционный ток, как и любой другой ток, должен привести к появлению нового магнитного поля. Эти два поля (внешнее и появившееся) должны взаимодействовать точно так же, как взаимодействуют обычные постоянные магниты. Так ли это ? Происходит ли взаимодействие ?

Опыт Ленца

Для ответа на заданные вопросы проводится следующий опыт. На концах легко вращающегося коромысла закрепляются два проводящих кольца – одно сплошное, а другое с разрезом.

Рис. 1. Опыт демонстрирующий правило Ленца.

Теперь, если взять постоянный магнит и внести его в кольцо с разрезом – ничего не произойдет. Однако, если попытаться внести постоянный магнит в сплошное кольцо – коромысло начнет вращаться, уводя кольцо от магнита.

Данное явление можно объяснить только возникновением тока в сплошном кольце. Этот ток, в свою очередь, порождает новое магнитное поле, которое и начинает взаимодействовать с полем постоянного магнита. В кольце с разрезом ток не возникает, и взаимодействующего поля нет.

Правило Ленца

Проводя описанный опыт, русский физик Э.Ленц вывел правило, определяющее направление индуцированного тока в проводящем контуре.

Рис. 2. Э. Ленц.

индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.

Применение правила Ленца для определения направления индукционного тока предусматривает следующие шаги.

• Используя формулу магнитного потока $Ф=BScos\alpha$, определяется, как изменяется магнитный поток через контур – увеличивается ли он или уменьшается.
• Определяются направление возникающей индукции. Оно, согласно правилу Ленца, должно быть направлено так, чтобы противодействовать причине его вызывающей. То есть, если магнитный поток возрастает, то возникающая индукция должна быть направлена против внешней индукции, если поток уменьшается – то вдоль.
• По правилу буравчика или правилу охвата правой руки определяется направление индукционного тока.

Правило Ленца обуславливается законом сохранения энергии. Поскольку в контуре возникает ток, он совершает работу (вся она уходит на нагрев кольца), а эта работа может возникнуть только за счет сторонних сил. В опыте Ленца такими силами являются механические силы, вводящие магнит в кольцо, совершающие при этом работу.

Если для опыта Ленца взять сверхпроводящую пластину (при очень низких температурах), не имеющую сопротивления, и расположить магнит снизу, то индуцированная ЭДС создаст ток такой силы, что его магнитное поле не даст пластине приблизиться к магниту, пластина сможет парить в воздухе, над магнитом, не опускаясь вниз.

Рис. 3. Левитация пластины сверхпроводника над магнитом.

Что мы узнали?

Индукционный ток, возникающий в контуре при изменении магнитного потока через контур, имеет такое направление, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Это правило называется Правилом Ленца для закона электромагнитной индукции.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 389.

---

А какая ваша оценка?

Правило Ленца • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

200 законов мироздания > Физика

Индукционный электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока, направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока.

В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл то, что теперь называют законом электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому изменение магнитного потока внутри проводящего контура возбуждает в этом контуре электрический ток даже при отсутствии в контуре источника питания.

Оставленный Фарадеем открытым вопрос о направлении индукционного тока вскоре решил российский физик Эмилий Христианович Ленц.

Представьте себе замкнутый круговой токопроводящий контур без подключенной батареи или иного источника питания, в который северным полюсом начинают вводить магнит. Это приведет к увеличению магнитного потока, проходящего через контур, и, согласно закону Фарадея, в контуре возникнет индуцированный ток. Этот ток, в свою очередь, согласно закону Био—Савара будет генерировать магнитное поле, свойства которого ничем не отличаются от свойств поля обычного магнита с северным и южным полюсами. Ленцу как раз и удалось выяснить, что индуцированный ток будет направлен таким образом, что северный полюс генерируемого током магнитного поля будет ориентирован в сторону северного полюса вдвигаемого магнита. Поскольку между двумя северными полюсами магнитов действуют силы взаимного отталкивания, наведенный в контуре индукционный ток потечет именно в таком направлении, что будет противодействовать введению магнита в контур.

И это лишь частный случай, а в обобщенной формулировке правило Ленца гласит, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его первопричине.

Правило Ленца сегодня пытаются использовать в междугороднем пассажирском транспорте. Уже построены и испытываются опытные образцы поездов на так называемой магнитной подушке. Под днищем вагона такого поезда смонтированы мощные магниты, расположенные в считанных сантиметрах от стального полотна. При движении поезда магнитный поток, проходящий через контур полотна, постоянно меняется, и в нем возникают сильные индукционные токи, создающие мощное магнитное поле, отталкивающее магнитную подвеску поезда (аналогично тому, как возникают силы отталкивания между контуром и магнитом в вышеописанном опыте). Сила эта настолько велика, что, набрав некоторую скорость, поезд буквально отрывается от полотна на 10-15 сантиметров и, фактически, летит по воздуху. Поезда на магнитной подушке способны развивать скорость свыше 500 км/ч, что делает их идеальным средством междугороднего сообщения средней дальности.

См. также:

1879	Эффект Холла

Эмилий Христианович ЛЕНЦ
Heinrich Friedrich Emil Lenz, 1804–65

Российский физик. Родился в Дерпте (ныне Тарту, Эстония), окончил Дерптский университет. Еще будучи студентом, участвовал в кругосветной геологической экспедиции. Преподавал в Петербургском университете, с 1836 года в качестве профессора. Ленц играл видную роль в российских научных кругах своего времени. Все основные научные исследования Ленца были направлены на изучение явлений электропроводности и электромагнетизма.

---

Написать комментарий

---

1785	Закон Кулона
1820	Открытие Эрстеда
1820	Закон Ампера
1820	Закон Био—Савара
1831	Законы электромагнитной индукции Фарадея
1833	Правило Ленца

---

1919

Правило октета

1877

Правило Аллена

Новостная рассылка  

«Элементы» в соцсетях: 

Закон Ленца: формула, определение и формулировка

Что такое закон Ленца? Какова формула закона Ленца? В этой статье будет вся необходимая информация. Прежде чем мы получим ответы на все эти и другие вопросы, давайте сначала попытаемся понять электромагнитную индукцию.

Электромагнитная индукция — это высокоэффективный метод получения энергии. Он используется везде, от производства электроэнергии до доставки. Это метод создания напряжения или электродвижущей силы на проводнике путем изменения магнитного потока или магнитных полей. Эта теория электромагнитной индукции была основана на теориях Майкла Фарадея и законе Ленца, установленных в 1830 г.

Заполните форму для экспертного академического руководства!

Класс
— Класс 6 Класс 7 Класс 8 Класс 9 Класс 10 Класс 11 Класс 12

Целевой экзамен
JEENEETCBSE

+91

Предпочтительный временной интервал для звонка 1:0012 pm1 pm2 pm3 pm4 pm5 pm6 pm7 pm8 pm9 pm10pm

Пожалуйста, укажите, что вас интересует
Живые занятияЗаписанные занятияСерии тестовСамообучение

Подтвердите OTP-код (обязательно)

Я согласен с условиями и политикой конфиденциальности.

Закон Ленца гласит, что: Направление индуцированного тока таково, что он противостоит вызвавшему его изменению.

Закон Ленца можно также рассматривать с точки зрения сохранения энергии. Если ток создается путем помещения магнита в катушку, энергия в этом токе должна откуда-то поступать. Ситуация очевидна, если индуцированный ток создает магнитное поле, противодействующее увеличению поля магнита, который мы вставили. Мы работали над системой, толкая магнит против поля, и результатом был ток. Если бы индуцированное поле не противодействовало изменению потока, магнит втягивался бы внутрь и создавал ток, не совершив никакой работы. Создание потенциальной электрической энергии нарушило бы принцип сохранения энергии.

Мы можем предсказать направление ЭДС. индуцируется изменением магнитного поля через петлю или катушку провода по закону Ленца. ЭДС будет направлено таким образом, что если бы он вызвал протекание тока в проводнике во внешней цепи, то этот ток создал бы дополнительное магнитное поле в направлении, противоположном первоначальному изменению магнитного поля. Именно это и означает закон Ленца. Электромагнитная индукция является высокоэффективным методом получения энергии. Он используется везде, от производства электроэнергии до доставки. Это метод создания напряжения или электродвижущей силы на проводнике путем изменения магнитного потока или магнитных полей. Эта теория электромагнитной индукции была основана на теориях Майкла Фарадея и законе Ленца, установленных в 1830 г.

Государственный закон Ленца

Когда физик Эмиль Ленц создал закон в 1834 году, он получил название Закон Ленца. Согласно этому закону, когда переменное магнитное поле индуцирует ток в проводнике, магнитное поле, созданное за счет индуцированного тока, будет сопротивляться быстро меняющемуся магнитному полю.

Когда ток индуцируется магнитным полем, магнитное поле, создаваемое индуцируемым током, становится магнитным полем индуцируемого тока. В результате создавшее его магнитное поле будет ограничивать это поле.

Закон Фарадея утверждает, что переменное магнитное поле индуцирует ток в электрическом проводнике, тогда как закон Ленца утверждает, что индуцированный ток будет ограничивать вызвавшее его раннее изменение магнитного поля. В результате в формуле закона Фарадея используется отрицательный знак.

ϵ = −dΦB/dt

Магнитное поле можно изменять, изменяя силу поля, перемещая магнит к катушке или от нее и т. д. В результате амплитуда электромагнитного поля, индуцируемого в контуре, пропорциональна скорости изменения потока.

Формула закона Ленца

Когда ЭДС создается изменением магнитного потока, это называется законом Ленца, согласно закону Фарадея. Полярность индуцированной ЭДС можно использовать для создания индуцированного тока, когда магнитное поле ограничивает первичное изменяющееся магнитное поле. Отрицательный знак в основном обозначает индуцированную ЭДС или изменение внутреннего магнитного потока или B имеет обратный знак в законе электромагнитной индукции Фарадея.

Формула закона Ленца:

ЭДС⇒ ϵ=-NdΦB/d t

ϵ : ЭДС индукции

N : Число витков в катушке

9 0002 dΦB : Изменение магнитного потока

dt : Изменение Время

Объяснение закона Ленца

Когда магнит движется в направлении катушки.

Магнитный поток, связанный с катушкой, увеличивается по мере приближения северного полюса магнита к катушке. При изменении потока в катушке возникает ЭДС и, следовательно, ток, и этот ток создает собственное магнитное поле в соответствии с законом Фарадея 9.0005 электромагнитная индукция .

Теперь, согласно закону Ленца, образующееся магнитное поле противодействует само себе, или увеличению потока через катушку, и это возможно только в том случае, если приближающаяся сторона катушки достигает северной полярности, так как сопоставимые полюса отталкиваются друг от друга.

Используя правило правой руки, мы можем легко вычислить направление индуцированного тока, если нам известна магнитная полярность стороны катушки. В этом примере ток течет против часовой стрелки.

Также смотрите видео лекций, относящиеся к этой теме

Закон Ленца и закон сохранения энергии подчиняются закону сохранения энергии. На самом деле закон Ленца является следствием закона сохранения энергии.

Если магнитное поле индуцированного тока имеет то же направление, что и поле, которое его породило, два магнитных поля объединятся, чтобы сформировать большее магнитное поле.

Это комбинированное сильное магнитное поле будет индуцировать ток, удвоенный по величине первоначального индуцированного тока в проводнике.

Это, в свою очередь, породило бы новое магнитное поле, которое индуцировало бы новый ток. И так далее.

Мы можем видеть, что если бы закон Ленца не требовал, чтобы индуцированный ток создавал магнитное поле, противодействующее полю, которое его создало, мы получили бы бесконечную петлю положительной обратной связи, которая нарушила бы закон сохранения энергии (поскольку мы эффективно создаем бесконечный источник энергии).

Третий закон движения Ньютона также подчиняется закону Ленца (т. е. на каждое действие всегда есть равное и противоположное противодействие). Только индуцированный ток может противостоять изменению магнитного поля на участке, если он создает магнитное поле, равное и противоположное магнитному полю, его создающему. Согласно третьему закону движения Ньютона, так оно и есть.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что такое определение закона Ленца?

Закон Ленца, названный в честь физика Эмиля Ленца, сформулировавшего его в 1834 г., гласит, что направление электрического тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем, таково, что магнитное поле, создаваемое индуктируемым током, противодействует изменениям начального магнитного поле.

Что такое применение закона Ленца?

Ток протекает через индуктор, когда через него подключен источник электромагнитного поля. Электромагнитные тормоза и индукционные варочные панели основаны на законе Ленца. Он также используется в генераторах электрического и переменного тока.

Применим ли закон Ленца к разомкнутой цепи?

Нет, Закон Ленца не применяется к разомкнутой цепи. Потому что направление индукционного тока в цепи определяется законом Ленца. Если цепь разомкнута, индуктивного тока в цепи не будет.

 

Похожие материалы

Закон Ленца – определение, формула и пример

• Физика

• Закон Ленца

90 002

Что такое закон Ленца?

Закон Ленца, названный в честь физика Эмиля Ленца, был сформулирован в 1834 году. Он гласит, что направление тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем, таково, что магнитное поле, создаваемое индуцируемым током, противодействует начальному изменяющемуся магнитному полю. .

Когда ток индуцируется магнитным полем, тогда магнитное поле, создаваемое индуцируемым током, создаст его магнитное поле. Таким образом, этому магнитному полю будет противостоять магнитное поле, которое его создало.

Закон Ленца основан на законе индукции Фарадея, который гласит, что изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в проводнике, тогда как закон Ленца указывает нам направление наведенного тока, который противодействует начальному изменяющемуся магнитному полю, которое его создало. Следовательно, в формуле закона Фарадея это обозначено знаком минус.

\[ \epsilon = -\frac{d\Phi _{B}}{dt}\]

Магнитное поле можно изменить, изменив его силу или перемещая магнит к катушке или от нее, или перемещение катушки в магнитное поле или из него.

Отсюда можно сказать, что величина электромагнитного поля, индуцированного в цепи, пропорциональна скорости изменения потока.

\[ \epsilon \alpha  \frac{d\Phi _{B}}{dt}\]

Формула закона Ленца:

Согласно закону Ленца, когда электромагнитное поле создается изменением магнитного потока, полярность индуцированного электромагнитного поля создает индуцированный ток, магнитное поле которого противодействует первоначальному изменяющемуся магнитному полю, которое его создало.

Формула закона Ленца показана ниже:

\[ \epsilon = -N(\frac{d\Phi _{B}}{dt})\]

Где,

\[ \epsilon \] = ЭДС индукции

\[d\Phi _{B}\]  =  изменение магнитного потока

Н = количество витков в катушке

Применение закона Ленца:

Применение закона Ленца включает:

Когда источник электромагнитного поля подключается через индуктор, через него начинает течь ток. Обратное электромагнитное поле будет противодействовать этому увеличению тока через индуктор. Чтобы установить протекание тока, внешний источник электромагнитного поля должен совершить некоторую работу по преодолению этого противодействия.

1. Закон Ленца используется в электромагнитных тормозах и индукционных варочных панелях.

2. Также применяется для электрогенераторов, генераторов переменного тока.

3. Вихретоковые весы

4. Металлодетекторы

5. Вихретоковые динамометры

6. Тормозные системы поезда 9000 3

7. Считыватели карт

8. Микрофоны

Эксперимент по закону Ленца:

Чтобы найти направление индуцированной электродвижущей силы и тока, мы используем закон Ленца. Некоторые эксперименты ниже.

Первый эксперимент:

В первом эксперименте, когда в цепи протекает ток в катушке, возникают силовые линии магнитного поля. По мере того, как ток, протекающий через катушку, увеличивается, магнитный поток будет увеличиваться. Направление потока индукционного тока было бы таким, чтобы оно противодействовало увеличению магнитного потока.

Второй эксперимент:

Во втором эксперименте, когда катушка с током намотана на железный стержень, левый конец которого ведет себя как N-полюс, и движется к катушке S, будет производиться индуктированный ток.

Третий эксперимент:

В третьем эксперименте катушка притягивается к магнитному потоку, катушка, связанная с ней, продолжает уменьшаться, что означает, что площадь катушки внутри магнитного поля уменьшается.

Согласно закону Ленца, катушка движется в противоположном направлении, когда индукционный ток действует в том же направлении.