Quelle est la Loi de Lenz?
La loi de Lenz sur l’induction électromagnétique indique que la direction du courant induit dans un conducteur par un champ magnétique changeant (selon la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique) est telle que le champ magnétique créé par le courant induit s’oppose au champ magnétique changeant initial qui l’a produit. La direction de ce flux de courant est donnée par la règle de la main droite de Fleming.
cela peut être difficile à comprendre au début – alors regardons un exemple de problème., Rappelez-vous que, lorsqu’un courant est induit par un champ magnétique, le champ magnétique qui ce courant induit produit va créer son propre champ magnétique. Ce champ magnétique sera toujours tel qu’il s’oppose au champ magnétique créé à l’origine. Dans l’exemple ci – dessous, si le champ magnétique « B” augmente – comme indiqué en (1) – le champ magnétique induit agira en opposition avec lui.,
Lorsque le champ magnétique « B” est en train de diminuer, comme le montre (2) – le champ magnétique induit sera de nouveau agir en opposition à elle. Mais cette fois, « en opposition » signifie qu’il agit pour augmenter le champ – puisqu’il s’oppose au taux de changement décroissant.
la loi de Lenz est basée sur la loi D’induction de Faraday. La loi de Faraday nous dit qu’un champ magnétique changeant va induire un courant dans un conducteur., La loi de Lenzs nous indique la direction de ce courant induit, qui s’oppose au champ magnétique changeant initial qui l’a produit. Ceci est signifié dans la formule de la loi de Faraday par le signe négatif (‘–’).
Ce changement dans le champ magnétique peut être causé par le changement de l’intensité du champ magnétique par le déplacement d’un aimant vers ou loin de la bobine, ou le déplacement de la bobine de champ magnétique., En d’autres termes, on peut dire que l’amplitude de la CEM induite dans le circuit est proportionnelle à la vitesse de changement de flux.,
formule de la Loi de Lenz
La loi de Lenz stipule que lorsqu’une CEM est générée par un changement de flux magnétique selon loi de Faraday, la polarité de la CEM induite est telle, qu’elle produit un courant induit dont le champ magnétique s’oppose au champ magnétique changeant initial qui l’a produit
le signe négatif utilisé dans la loi de Faraday de l’induction électromagnétique, indique que la CEM induite (ε) et la modification du flux magnétique (δφb) ont des signes opposés., La formule de la loi de Lenz est illustrée ci-dessous:
où:
- ε = emf induite
- δΦB = changement de flux magnétique
- N = No de spires dans la bobine
loi de Lenz et conservation de l’énergie
pour obéir à la conservation de l’énergie, la direction du courant induit via la loi de Lenz doit créer un champ magnétique qui s’oppose au champ magnétique qui l’a créé. En fait, la loi de Lenz est une conséquence de la loi de conservation de l’énergie.,
Pourquoi demandez-vous? Eh bien, faisons semblant que ce n’était pas le cas et voyons ce qui se passe.
Si le champ magnétique créé par le courant induit est dans la même direction que le champ qui l’a produit, alors ces deux champs magnétiques se combineraient et créeraient un champ magnétique plus grand. Ce champ magnétique combiné plus grand induirait, à son tour, un autre courant dans le conducteur deux fois l’amplitude du courant induit d’origine.
et cela, à son tour, créerait un autre champ magnétique qui induirait encore un autre courant. Et ainsi de suite., Nous pouvons donc voir que si la loi de Lenz ne dictait pas que le courant induit doit créer un champ magnétique qui s’oppose au champ qui l’a créé-alors nous nous retrouverions avec une boucle de rétroaction positive sans fin, brisant la conservation de l’énergie (puisque nous créons effectivement une source d’énergie sans fin).
la loi de Lenz obéit également à la troisième loi du mouvement de Newton (c’est-à-dire qu’à chaque action il y a toujours une réaction égale et opposée)., Si le courant induit crée un champ magnétique égal et opposé à la direction du champ magnétique qui le crée, alors seulement il peut résister au changement du champ magnétique dans la zone. Ceci est conforme à la troisième loi du mouvement de Newton.
la Loi de Lenz Expliqué
Pour mieux comprendre la loi de Lenz, considérons deux cas:
Cas 1: Quand un aimant se déplace vers la bobine.,
Quand le pôle nord de l’aimant s’approche vers la bobine, le flux magnétique reliant à la bobine augmente. Selon la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique, lorsqu’il y a un changement de flux, une CEM et donc un courant sont induits dans la bobine et ce courant créera son propre champ magnétique.,
maintenant, selon la loi de Lenz, ce champ magnétique créé s’opposera au sien ou nous pouvons dire s’oppose à l’augmentation du flux à travers la bobine et cela n’est possible que si l’approche du côté de la bobine atteint la polarité nord, car nous savons que des pôles similaires se repoussent. Une fois que nous connaissons la polarité magnétique du côté de la bobine, nous pouvons facilement déterminer la direction du courant induit en appliquant la règle de la main droite. Dans ce cas, le courant circule dans le sens antihoraire.,
Cas 2: Lorsque l’aimant s’éloigne de la bobine
Quand le pôle nord de l’aimant de la bobine, le flux magnétique reliant à la bobine diminue. Selon la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique, une CEM et donc un courant sont induits dans la bobine et ce courant créera son propre champ magnétique.,
maintenant, selon la loi de Lenz, ce champ magnétique créé s’opposera au sien ou on peut dire s’opposera à la diminution du flux à travers la bobine et cela n’est possible que si l’approche du côté de la bobine atteint la polarité Sud, car nous savons que des pôles dissemblables s’attirent. Une fois que nous connaissons la polarité magnétique du côté de la bobine, nous pouvons facilement déterminer la direction du courant induit en appliquant la règle de la main droite. Dans ce cas, le courant circule dans le sens horaire.
notez que pour trouver les directions du champ magnétique ou du courant, Utilisez la règle du pouce de droite I.,e si les doigts de la main droite sont placés autour du fil de sorte que le pouce pointe dans la direction du flux de courant, alors le curling des doigts montrera la direction du champ magnétique produit par le fil.,aw peut être formulée comme suit:
- Si le flux magnétique Ф liaison d’une bobine augmente, le sens du courant dans la bobine sera telle qu’elle permettra de s’opposer à l’augmentation du flux et donc le courant induit va produire ses flux dans un sens, comme indiqué ci-dessous (à l’aide de Fleming droit du pouce de la main à la règle)
- Si le flux magnétique de la Ф liaison d’une bobine diminue, le flux produit par le courant dans la bobine est telle, qu’il aide les principaux flux et donc le sens du courant est tel que montré ci-dessous.,
Applications de la Loi de Lenz
Les applications de la loi de Lenz incluent:
- La loi de Lenz peut être utilisée comprendre le concept d’énergie magnétique stockée dans une inductance. Lorsqu’une source d’emf est connectée à travers une inductance, un courant commence à la traverser. L’emf arrière s’opposera à cette augmentation du courant à travers l’inducteur. Afin d’établir le flux de courant, la source externe de CEM doit faire un travail pour surmonter cette opposition., Ce travail peut être effectué par l’emf est stocké dans l’inducteur et il peut être récupéré après avoir retiré la source externe d’emf du circuit
- cette loi indique que l’emf induite et le changement de flux ont des signes opposés qui fournissent une interprétation physique du choix du signe dans la loi D’induction de Faraday.
- La loi de Lenz est également appliquée aux générateurs électriques., Lorsqu’un courant est induit dans un générateur, la direction de ce courant induit est tel qu’il s’oppose et provoque la rotation du générateur (conformément à la loi de Lenz) et donc le générateur nécessite plus d’énergie mécanique. Il fournit également de retour emf dans le cas de moteurs électriques.
- La loi de Lenz est également utilisée dans le freinage électromagnétique et les tables de cuisson à induction.,
État loi de Lenz
La loi de Lenz stipule que la direction du courant induit dans un conducteur par un champ magnétique changeant est telle que le champ magnétique créé par le courant induit s’oppose au champ magnétique changeant initial qui l’a produit.
la Loi de Lenz est nommé d’après le savant allemand H. F. E. Lenz en 1834. La loi de Lenz obéit à la troisième loi du mouvement de Newton (I.,e à chaque action il y a toujours une réaction égale et opposée) et la conservation de l’énergie (c’est-à-dire que l’énergie ne peut ni être créée ni détruite et donc la somme de toutes les énergies dans le système est une constante).
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