Lenz-szabály meghatározása és magyarázata
A Lenz-szabály lehetővé teszi az indukciós áram irányának meghatározását az áramkörben. Azt mondja: "az indukciós áram iránya mindig olyan, hogy hatása gyengíti az indukciós áramot okozó ok hatását".
Ha egy mozgó töltött részecske pályája bármilyen módon megváltozik a részecske mágneses térrel való kölcsönhatása következtében, akkor ezek a változások egy új mágneses tér megjelenéséhez vezetnek, pontosan szemben azzal a mágneses térrel, amely ezeket a változásokat okozta.
Például, ha veszel egy cérnával felfüggesztett kis rézgyűrűt, és megpróbálsz belehajtani úgy, hogy az északi pólus elég erős legyen. mágnes, amint a mágnes megközelíti a gyűrűt, a gyűrű elkezdi taszítani a mágnest.
Úgy tűnik, hogy a gyűrű kezd mágnesként viselkedni, és az azonos nevű (ebben a példában az északi) pólus felé fordul a belehelyezett mágnes felé, és így megpróbálja gyengíteni az úgynevezett mágnest.
És ha megállítod a mágnest a gyűrűben, és a gyűrűből kezded el nyomni, akkor a gyűrű éppen ellenkezőleg, követni fogja a mágnest, mintha ugyanaz a mágnesként nyilvánulna meg, de most - a húzással ellentétes pólussal - kimeneti mágnes (a mágnes északi pólusát mozgatjuk - a gyűrűn kialakult déli pólust vonzza), ezúttal a mágnes tágulása miatt meggyengült mágneses teret próbáljuk erősíteni.
Ha nyitott gyűrűvel csinálod ugyanezt, akkor a gyűrű nem reagál a mágnesre, bár EMF indukálódik benne, de mivel a gyűrű nincs zárva, nem lesz indukált áram és ezért az irányát nem kell meg kell határozni.
Mi folyik itt valójában? Egy mágnest egy komplett gyűrűbe tolva növeljük a zárt hurkon áthatoló mágneses fluxust, ezért (a Faraday elektromágneses indukció törvénye szerintA gyűrűben keletkező EMF arányos a mágneses fluxus változási sebességével) EMF keletkezik a gyűrűben.
A mágnest a gyűrűből kinyomva pedig a gyűrűn áthaladó mágneses fluxust is megváltoztatjuk, csak most nem növeljük, hanem csökkentjük, és a keletkező EMF ismét arányos lesz a mágneses fluxus változási sebességével, hanem az ellenkező irányba irányítják. Mivel az áramkör zárt gyűrű, az EMF természetesen zárt áramot generál a gyűrűben. Az áram pedig mágneses teret hoz létre maga körül.
Az áramgyűrűben keletkező mágneses tér indukciós vonalainak iránya a gimlet-szabállyal határozható meg, és pontosan úgy lesznek irányítva, hogy megakadályozzák a bevezetett mágnes indukciós vonalainak viselkedését: a egy külső forrás belép a gyűrűbe, és a gyűrűből egy külső forrás vonalai hagyják el a gyűrűt, illetve a gyűrűben mennek.
Lenz-szabály egy transzformátorban
Most emlékezzünk vissza, hogyan töltődik be Lenz szabályának megfelelően hálózati transzformátor… Tegyük fel, hogy a transzformátor primer tekercsében növekszik az áram, ezért a magban növekszik a mágneses tér. A transzformátor szekunder tekercsén áthatoló mágneses fluxus megnő.
Mivel a transzformátor szekunder tekercsét a terhelés zárja, a benne keletkező EMF indukált áramot hoz létre, amely saját mágneses teret hoz létre a szekunder tekercsen. Ennek a mágneses térnek az iránya olyan lesz, hogy gyengíti a primer tekercs mágneses terét, ami azt jelenti, hogy az áramerősség a primer tekercsben megnő (mivel a szekunder tekercs terhelésének növekedése egyenértékű az induktivitás csökkenésével a transzformátor primer tekercsének, ami a hálózati transzformátor impedanciájának csökkentését jelenti). És a hálózat megkezdi a munkát a transzformátor primer tekercsében, amelynek értéke a szekunder tekercs terhelésétől függ.