Was ist Lenz‘ s Gesetz?
Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion von Lenz besagt, dass die Richtung des Stroms, der in einem Leiter durch ein sich änderndes Magnetfeld induziert wird (gemäß Faradays Gesetz der elektromagnetischen Induktion), so ist, dass das durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld dem anfänglich sich ändernden Magnetfeld entgegenwirkt, das es erzeugt. Die Richtung dieses Stromflusses ist durch Flemings rechte Handregel gegeben.
Dies kann zunächst schwer zu verstehen sein – schauen wir uns also ein Beispielproblem an., Denken Sie daran, dass das Magnetfeld, das dieser induzierte Strom erzeugt, ein eigenes Magnetfeld erzeugt, wenn ein Strom durch ein Magnetfeld induziert wird. Dieses Magnetfeld wird immer so sein, dass es dem Magnetfeld entgegengesetzt ist, das es ursprünglich erzeugt hat. Wenn im folgenden Beispiel das Magnetfeld „B“ zunimmt – wie in (1) gezeigt–, wirkt das induzierte Magnetfeld dagegen.,
Wenn das Magnetfeld“ B “ abnimmt – wie in (2) gezeigt – wirkt das induzierte Magnetfeld wieder dagegen. Aber dieses Mal bedeutet „in Opposition“, dass es handelt, um das Feld zu vergrößern-da es sich der abnehmenden Änderungsrate widersetzt.
Lenz ‚ Gesetz basiert auf Faradays Induktionsgesetz. Faradays Gesetz sagt uns, dass ein sich änderndes Magnetfeld einen Strom in einem Leiter induziert., Das Lenzsche Gesetz sagt uns die Richtung dieses induzierten Stroms, der sich dem anfänglich sich ändernden Magnetfeld widersetzt, das es erzeugt hat. Dies wird in der Formel für Faradays Gesetz durch das negative Vorzeichen (‚–‘) bezeichnet.
Diese Änderung des Magnetfeldes kann durch Ändern der Magnetfeldstärke durch Bewegen eines Magneten in Richtung oder weg von der Spule oder durch Bewegen der Spule in oder aus dem Magnetfeld verursacht werden., Mit anderen Worten, wir können sagen, dass die Größe der in der Schaltung induzierten EMF proportional zur Änderungsrate des Flusses ist.,
Lenz ’s Law Formula
Lenz‘ s law besagt, dass, wenn ein EMF durch eine Änderung des magnetischen Flusses gemäß Faradays Gesetz erzeugt wird, die Polarität des induzierten EMF so ist, dass er einen induzierten Strom erzeugt.wessen Magnetfeld dem anfänglich sich ändernden Magnetfeld entgegengesetzt ist, das es erzeugt
Das negative Vorzeichen, das im Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion verwendet wird, zeigt an, dass die induzierte EMF (ε) und die Änderung des magnetischen Flusses (δΦB) entgegengesetzte Vorzeichen haben., Die Formel für Lenz ‚ Gesetz ist unten dargestellt:
Wobei:
- ε = Induzierte emf
- δΦB = Änderung des magnetischen Flusses
- N = Keine Windungen in Spule
Lenz-Gesetz und Energieeinsparung
Um der Energieeinsparung zu gehorchen, muss die Richtung des durch das Lenz-Gesetz induzierten Stroms ein Magnetfeld erzeugen, das dem Magnetfeld, das es erzeugt hat, entgegengesetzt ist. In der Tat ist Lenz ‚ Gesetz eine Folge des Gesetzes der Energieeinsparung.,
Warum, Fragen Sie? Nun, tun wir so, als wäre das nicht der Fall und sehen, was passiert.
Wenn das durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld die gleiche Richtung wie das Feld hat, das es erzeugt, dann würden diese beiden Magnetfelder kombinieren und ein größeres Magnetfeld erzeugen. Dieses kombinierte größere Magnetfeld würde wiederum einen anderen Strom innerhalb des Leiters induzieren, der doppelt so groß ist wie der ursprüngliche induzierte Strom.
Und dies würde wiederum ein weiteres Magnetfeld erzeugen, das einen weiteren Strom induzieren würde. Und so weiter., Wir können also sehen, dass, wenn das Lenz – Gesetz nicht vorschreibt, dass der induzierte Strom ein Magnetfeld erzeugen muss, das dem Feld, das es erzeugt hat, entgegengesetzt ist, wir am Ende eine endlose positive Rückkopplungsschleife hätten, die die Energieeinsparung unterbricht (da wir effektiv eine endlose Energiequelle erzeugen).
Das Lenzsche Gesetz gehorcht auch Newtons drittem Bewegungsgesetz (d. h. Zu jeder Handlung gibt es immer eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion)., Wenn der induzierte Strom ein Magnetfeld erzeugt, das gleich und entgegengesetzt zur Richtung des Magnetfeldes ist, das es erzeugt, kann nur er der Änderung des Magnetfeldes in dem Bereich widerstehen. Dies entspricht Newtons drittem Bewegungsgesetz.
Lenz ‚Gesetz erklärt
Um das Lenz‘ sche Gesetz besser zu verstehen, betrachten wir zwei Fälle:
Fall 1: Wenn sich ein Magnet in Richtung Spule bewegt.,
Wenn sich der Nordpol des Magneten der Spule nähert, erhöht sich der magnetische Fluss, der mit der Spule verbunden ist. Nach Faradays Gesetz der elektromagnetischen Induktion wird bei einer Flussänderung ein EMF und damit Strom in der Spule induziert, und dieser Strom erzeugt ein eigenes Magnetfeld.,
Nun wird dieses erzeugte Magnetfeld nach Lenz ‚ Gesetz seinem eigenen entgegenwirken oder wir können sagen, dass es der Flusszunahme durch die Spule entgegenwirkt, und dies ist nur möglich, wenn die Spulenseite eine Nordpolarität erreicht, wie wir wissen ähnliche Pole stoßen sich gegenseitig ab. Sobald wir die magnetische Polarität der Spulenseite kennen, können wir leicht die Richtung des induzierten Stroms bestimmen, indem wir die rechte Handregel anwenden. In diesem Fall fließt der Strom gegen den Uhrzeigersinn.,
Fall 2: Wenn sich ein Magnet von der Spule wegbewegt
Wenn sich der Nordpol des Magneten von der Spule wegbewegt, nimmt der magnetische Fluss, der mit der Spule verbunden ist, ab. Nach Faradays Gesetz der elektromagnetischen Induktion wird in der Spule ein EMF und damit Strom induziert, der sein eigenes Magnetfeld erzeugt.,
Nun wird dieses erzeugte Magnetfeld nach Lenz ‚ Gesetz seinem eigenen entgegenwirken oder wir können sagen, dass es der Flussabnahme durch die Spule entgegenwirkt, und dies ist nur möglich, wenn die Spulenseite eine andere Polarität erreicht, da wir wissen, dass sich unterschiedliche Pole gegenseitig anziehen. Sobald wir die magnetische Polarität der Spulenseite kennen, können wir leicht die Richtung des induzierten Stroms bestimmen, indem wir die rechte Handregel anwenden. In diesem Fall fließt der Strom im Uhrzeigersinn.
Beachten Sie, dass Sie zum Ermitteln der Richtungen des Magnetfeldes oder des Stroms die Regel i für den rechten Daumen verwenden.,e Wenn die Finger der rechten Hand so um den Draht gelegt werden, dass der Daumen in Richtung des Stromflusses zeigt, zeigt das Kräuseln der Finger die Richtung des vom Draht erzeugten Magnetfeldes an.,aw kann wie folgt angegeben werden:
- Wenn der magnetische Fluss Ф, der eine Spule verbindet, zunimmt, ist die Stromrichtung in der Spule so, dass sie der Flusszunahme entgegenwirkt, und daher erzeugt der induzierte Strom seinen Fluss in einer Richtung wie unten gezeigt (mit Flemings rechter Daumenregel)
- Wenn der magnetische Fluss Ф, der eine Spule verbindet, abnimmt, ist der durch den Strom in der Spule erzeugte Fluss so, dass er den Hauptfluss und damit die Stromrichtung unterstützt ist wie unten gezeigt.,
Lenz ’s Law Applications
Die Anwendungen von Lenz‘ s law umfassen:
- Lenz ‚ s law kann verwendet werden, um das Konzept der gespeicherten magnetischen Energie in einem Induktor zu verstehen. Wenn eine EMF-Quelle über einen Induktor angeschlossen ist, beginnt ein Strom durch ihn zu fließen. Die hintere Emf widersetzt sich diesem Stromanstieg durch den Induktor. Um den Stromfluss festzustellen, muss die externe EMF-Quelle etwas tun, um diesen Widerstand zu überwinden., Diese Arbeit kann durchgeführt werden, indem die emf in dem Induktor gespeichert ist, und es kann nach dem Entfernen der externen Quelle von emf aus dem Stromkreis zurückgewonnen werden
- Dieses Gesetz zeigt an, dass die induzierte emf und die Flussänderung entgegengesetzte Vorzeichen haben, die eine physikalische Interpretation der Wahl des Vorzeichens in Faradays Induktionsgesetz liefern.
- Lenz ‚ Gesetz gilt auch für elektrische Generatoren., Wenn ein Strom in einem Generator induziert wird, ist die Richtung dieses induzierten Stroms so, dass er entgegengesetzt ist und eine Rotation des Generators verursacht (wie in Übereinstimmung mit Lenz ‚ Gesetz), und daher benötigt der Generator mehr mechanische Energie. Es bietet auch zurück emf im Fall von Elektromotoren.
- Das Lenz-Gesetz wird auch in elektromagnetischen Brems-und Induktionskochfeldern verwendet.,
Das Lenzsche Gesetz
Das Lenzsche Gesetz besagt, dass die Richtung des Stroms, der in einem Leiter durch ein sich änderndes Magnetfeld induziert wird, so ist, dass das durch den induzierten Strom erzeugte Magnetfeld dem anfänglich sich ändernden Magnetfeld, das es erzeugt, entgegengesetzt ist.
der lenzschen Regel ist benannt nach dem deutschen Wissenschaftler H. F. E. Lenz 1834. Das Lenzsche Gesetz gehorcht Newtons drittem Bewegungsgesetz (i.,e zu jeder Handlung gibt es immer eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion) und die Erhaltung der Energie (dh Energie darf weder erzeugt noch zerstört werden und daher ist die Summe aller Energien im System eine Konstante).
Schreibe einen Kommentar