Lenz lag av elektromagnetisk induktion: Definition & formel

Vad är Lenz lag?

Lenz lag av elektromagnetisk induktion anger att riktningen för den ström som induceras i en ledare av ett föränderligt magnetfält (enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion) är sådan att det magnetfält som skapas av den inducerade strömmen motsätter sig det ursprungliga förändrade magnetfältet som producerade det. Riktningen för detta strömflöde ges av Flemings högra regel.

det här kan vara svårt att förstå först – så låt oss titta på ett exempelproblem., Kom ihåg att när en ström induceras av ett magnetfält skapar det magnetfält som denna inducerade ström producerar sitt eget magnetfält. Detta magnetfält kommer alltid att vara sådant att det motsätter sig det magnetfält som ursprungligen skapade det. I exemplet nedan, om magnetfältet ”B” ökar – som visas i (1) – kommer det inducerade magnetfältet att fungera i motsats till det.,

när magnetfältet” B ” minskar – som visas i (2) – kommer det inducerade magnetfältet att fungera igen i motsats till det. Men den här gången ”i opposition” innebär att den agerar för att öka fältet – eftersom det motsätter sig den minskande förändringstakten.

Lenz lag bygger på Faradays induktionslag. Faradays lag säger oss att ett föränderligt magnetfält kommer att inducera en ström i en ledare., Lenzs lag berättar riktningen för denna inducerade ström, som motsätter sig det ursprungliga förändrade magnetfältet som producerade det. Detta anges i formeln för Faradays lag genom det negativa tecknet (’–’).

denna förändring i magnetfältet kan orsakas genom att ändra magnetfältets styrka genom att flytta en magnet mot eller bort från spolen, eller flytta spolen till eller ut ur magnetfältet., Med andra ord kan vi säga att storleken på EMF inducerad i kretsen är proportionell mot flödeshastigheten.,

Lenzs Lagformel

Lenzs lag anger att när en EMF genereras av en förändring i magnetiskt flöde enligt Faradays lag är polariteten hos den inducerade EMF sådan, att den producerar en inducerad ström vars magnetfält motsätter sig det ursprungliga förändrade magnetfältet som producerade det

det negativa tecknet som används i Faradays lag om elektromagnetisk induktion, indikerar att den inducerade EMF (ε) och förändringen i magnetflödet (δφb) har motsatta tecken., Formeln för Lenz lag visas nedan:

var:

ε = inducerad emf
δΦB = förändring i magnetflöde
n = Inga varv i spole

Lenz lag och bevarande av energi

för att lyda energibesparing måste riktningen för den ström som induceras via Lenz lag skapa ett magnetfält som motsätter sig det magnetfält som skapade det. Faktum är att Lenz lag är en följd av lagen om bevarande av energi.,

Varför frågar du det? Låt oss låtsas att det inte var fallet och se vad som händer.

om det magnetfält som skapas av den inducerade strömmen är samma riktning som det fält som producerade det, skulle dessa två magnetfält kombinera och skapa ett större magnetfält. Detta kombinerade större magnetfält skulle i sin tur inducera en annan ström inom ledaren dubbelt så stor som den ursprungliga inducerade strömmen.

och detta skulle i sin tur skapa ett annat magnetfält som skulle inducera ännu en ström. Och så vidare., Så vi kan se att om Lenz lag inte dikterade att den inducerade strömmen måste skapa ett magnetfält som motsätter sig det fält som skapade det-då skulle vi sluta med en oändlig positiv återkopplingsslinga, bryta energibesparingen (eftersom vi effektivt skapar en oändlig energikälla).

Lenzs lag lyder också Newtons tredje rörelselag (d.v.s. för varje åtgärd finns det alltid en jämn och motsatt reaktion)., Om den inducerade strömmen skapar ett magnetfält som är lika och motsatt riktningen för det magnetfält som skapar det, kan det bara motstå förändringen i magnetfältet i området. Detta är i enlighet med Newtons tredje rörelselag.

Lenz lag förklarade

för att bättre förstå Lenz lag, låt oss överväga två fall:

fall 1: när en magnet rör sig mot spolen.,

När magnetens nordpol närmar sig mot spolen ökar det magnetiska flödet som länkar till spolen. Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion, när det finns en förändring i flödet, induceras en EMF och därmed ström i spolen och denna ström kommer att skapa sitt eget magnetfält.,

nu enligt Lenzs lag kommer detta magnetfält som skapas att motsätta sig sin egen eller vi kan säga motsätter sig ökningen av flödet genom spolen och detta är endast möjligt om närmar sig spolsidan uppnår nordpolaritet, eftersom vi vet att liknande poler stöter bort varandra. När vi känner till spolens magnetiska polaritet kan vi enkelt bestämma riktningen för den inducerade strömmen genom att tillämpa högerregel. I detta fall strömmar strömmen i moturs riktning.,

fall 2: när en magnet rör sig bort från spolen

När magnetens nordpol rör sig bort från spolen minskar det magnetiska flödet som länkar till spolen. Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion induceras en EMF och därmed ström i spolen och denna ström kommer att skapa sitt eget magnetfält.,

nu enligt Lenzs lag kommer detta magnetfält som skapas att motsätta sig sin egen eller vi kan säga motsätter sig minskningen av flödet genom spolen och detta är endast möjligt om närmar sig spolsidan uppnår sydpolaritet, som vi vet olika poler lockar varandra. När vi känner till spolens magnetiska polaritet kan vi enkelt bestämma riktningen för den inducerade strömmen genom att tillämpa högerregel. I detta fall strömmar strömmen medurs.

Observera att för att hitta riktningarna för magnetfält eller ström, använd höger tumregel i.,e om fingrarna på höger hand placeras runt tråden så att tummen pekar i riktning mot strömflödet, kommer krullningen av fingrarna att visa riktningen för det magnetfält som produceras av tråden.,aw kan anges enligt följande:

om det magnetiska flödet som förbinder en spole ökar, kommer strömriktningen i spolen att vara sådan att den kommer att motsätta sig ökningen av flödet och därmed den inducerade strömmen kommer att producera sitt flöde i en riktning som visas nedan (med Flemings högra tumregel)

Om magnetflöde som förbinder en spole minskar, är flödet som produceras av strömmen i spolen sådan, att det kommer att hjälpa huvudflödet och därmed strömriktningen är som visas nedan.,

Lenzs Lagapplikationer

Lenzs lagtillämpningar inkluderar:

Lenzs lag kan användas för att förstå begreppet lagrad magnetisk energi i en induktor. När en källa till emf är ansluten över en induktor börjar en ström strömma genom den. Den bakre emf kommer att motsätta sig denna ökning av strömmen genom induktorn. För att fastställa strömflödet måste den externa källan till elektromagnetiska fält göra en del arbete för att övervinna detta motstånd., Detta arbete kan göras av emf lagras i induktorn och det kan återvinnas efter avlägsnande av den externa källan till emf från kretsen
denna lag indikerar att den inducerade emf och förändringen i flödet har motsatta tecken som ger en fysisk tolkning av valet av tecken i Faradays induktionslag.
Lenz lag tillämpas också på elektriska generatorer., När en ström induceras i en generator är riktningen för denna inducerade ström sådan att den motsätter sig och orsakar rotation av generator (som i enlighet med Lenz lag) och därmed generatorn kräver mer mekanisk energi. Det ger också tillbaka emf när det gäller elmotorer.
Lenz lag används också i elektromagnetisk bromsning och induktionskoktoppar.,

ange Lenzs lag

Lenzs lag säger att riktningen för den ström som induceras i en ledare genom ett föränderligt magnetfält är sådan att det magnetfält som skapas av den inducerade strömmen motsätter sig det ursprungliga förändrade magnetfältet som producerade det.

Lenzs lag är uppkallad efter den tyska forskaren H. F. E. Lenz 1834. Lenz lag lyder Newtons tredje lag i rörelse (i.,e till varje åtgärd finns det alltid en jämn och motsatt reaktion) och bevarande av energi (d.v.s. energi kan varken skapas eller förstöras och därför är summan av alla energier i systemet en konstant).