Lenzov zakon

Nema pregledanih verzija ove stranice, što znači da možda nije provjereno odgovara li standardima projekta.

Lenzov zakon kaže da je smjer električne struje inducirane u provodniku promjenjivim magnetskim poljem takav da se magnetsko polje stvoreno indukovanom strujom suprotstavlja promjenama u početnom magnetskom polju. Ime je dobio po fizičaru Emilu Lenzu, koji ga je formulisao 1834.^[1]

To je kvalitativni zakon koji određuje smjer inducirane struje, ali ne navodi ništa o njenoj veličini. Lenzov zakon predviđa smjer mnogih efekata u elektromagnetizmu, kao što je smjer napona induciranog u induktoru ili žičanoj petlji promjenjivom strujom, ili sila otpora vrtložnih struja koja djeluje na pokretne objekte u magnetskom polju.

Lenzov zakon se može smatrati analognim Newtonovom trećem zakonu u klasičnoj mehanici^[2]^[3] i Le Chatelierovom principu u hemiji.^[4]

Definicija

Lenzov zakon kaže da struja inducirana u kolu uslijed promjene magnetskog polja usmjerena je da se suprotstavi promjeni fluksa i da djeluje mehaničkom silom koja se suprotstavlja kretanju.

Lenzov zakon sadržan je u rigoroznom tretmanu Faradejevog zakona indukcije (veličina EMS inducirane u zavojnici je proporcionalna brzini promjene magnetnog polja),^[5] gdje se izražava negativnim predznakom: ${\mathcal {E}}=-{\frac {\mathrm {d} \Phi _{\mathbf {B} }}{\mathrm {d} t}},$ što ukazuje da je indukovana elektromotorna sila ${\mathcal {E}}$ i brzina promjene magnetnog fluksa $\Phi _{\mathbf {B} }$ imaju suprotne predznake.^[6]

To znači da se smjer povratnog EMF-a indukovanog polja suprotstavlja promjenjivoj struji koja je njegov uzrok. Američki fizičar Griffiths je to sažeo na sljedeći način: Priroda zgrožava promjeni u fluksu.^[7]

Ako promjena magnetskog polja struje i₁ inducira drugu električnu struju, i₂, smjer i₂ je suprotan smjeru promjene u i₁. Ako su ove struje u dva koaksijalna kružna provodnika ℓ₁ iℓ ₂ respektivno, a oba su u početku 0, tada se struje i₁ i i₂ moraju suprotno rotirati. Kao rezultat toga, suprotne struje će se odbijati.

Primjer

Magnetna polja jakih magneta mogu stvoriti suprotno rotirajuće struje u bakrenoj ili aluminijskoj cijevi. To se pokazuje ispuštanjem magneta kroz cijev. Spuštanje magneta unutar cijevi je primjetno sporije nego kada se ispusti izvan cijevi.

Kada se napon generira promjenom magnetnog fluksa prema Faradejevom zakonu, polaritet induciranog napona je takav da proizvodi struju čije se magnetsko polje suprotstavlja promjeni koja ga proizvodi. Indukovano magnetsko polje unutar bilo koje petlje žice uvijek djeluje tako da održava magnetni tok u petlji konstantnim. Smjer inducirane struje može se odrediti korištenjem pravila desne ruke kako bi se pokazalo koji bi smjer strujanja stvorio magnetsko polje koje bi se suprotstavilo smjeru promjene toka kroz petlju.^[8] U gornjim primjerima, ako se fluks povećava, indukovano polje djeluje suprotno njemu. Ako se smanjuje, indukovano polje djeluje u smjeru primijenjenog polja kako bi se suprotstavilo promjeni.

Također pogledajte

Elektromotorna sila

Reference

^ Lenz, E. (1834), "Ueber die Bestimmung der Richtung der durch elektodynamische Vertheilung erregten galvanischen Ströme", Annalen der Physik und Chemie, 107 (31), pp. 483–494. A partial translation of the paper is available in Magie, W. M. (1963), A Source Book in Physics, Harvard: Cambridge MA, pp. 511–513.
^ Schmitt, Ron. Electromagnetics explained. 2002. Retrieved 16 July 2010.
^ Waygood, Adrian (2013). An Introduction to Electrical Science. Taylor & Francis. ISBN 9781135071134.
^ Thomsen, Volker B.E. (2000). "LeChâtelier's Principle in the Sciences". J. Chem. Educ. 77 (2): 173. Bibcode:2000JChEd..77..173T. doi:10.1021/ed077p173.
^ "Faraday's law of electromagnetic induction" (jezik: engleski). 26. 2. 2021. Pristupljeno 27. 2. 2021.
^ Giancoli, Douglas C. (1998). Physics: principles with applications (5th izd.). str. 624.
^ Griffiths, David (2013). Introduction to Electrodynamics. Pearson. str. 315. ISBN 978-0-321-85656-2.
^ "Faraday's law and Lenz's law". buphy.bu.edu. Pristupljeno 15. 1. 2021.

[1] Lenz, E. (1834), "Ueber die Bestimmung der Richtung der durch elektodynamische Vertheilung erregten galvanischen Ströme", Annalen der Physik und Chemie, 107 (31), pp. 483–494. A partial translation of the paper is available in Magie, W. M. (1963), A Source Book in Physics, Harvard: Cambridge MA, pp. 511–513.

[Electromagnetics_explained:_a_handbook_for_wireless/RF,_EMC,_and_high-speed_electronics-2] Schmitt, Ron. Electromagnetics explained. 2002. Retrieved 16 July 2010.

[3] Waygood, Adrian (2013). An Introduction to Electrical Science. Taylor & Francis. ISBN 9781135071134.

[4] Thomsen, Volker B.E. (2000). "LeChâtelier's Principle in the Sciences". J. Chem. Educ. 77 (2): 173. Bibcode:2000JChEd..77..173T. doi:10.1021/ed077p173.

[5] "Faraday's law of electromagnetic induction" (jezik: engleski). 26. 2. 2021. Pristupljeno 27. 2. 2021.

[6] Giancoli, Douglas C. (1998). Physics: principles with applications (5th izd.). str. 624.

[7] Griffiths, David (2013). Introduction to Electrodynamics. Pearson. str. 315. ISBN 978-0-321-85656-2.

[8] "Faraday's law and Lenz's law". buphy.bu.edu. Pristupljeno 15. 1. 2021.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]