Legea lui Lenz

În fizică , legea lui Lenz , formulată de fizicianul rus Heinrich Friedrich Emil Lenz în 1834 , este o consecință a legii conservării energiei care determină direcția forței electromotoare rezultate din inducția electromagnetică într-un circuit electric . Legea prevede că variația temporală a fluxului câmpului magnetic prin zona îmbrățișată de un circuit generează o forță electromotivă în circuit care contracarează variația. ^[1]

De exemplu, deplasarea polului nord al unui magnet permanent în interiorul unei bobine formează un curent electric în bobină, care la rândul său generează un câmp magnetic. Conform legii lui Lenz, curentul curge în așa fel încât să facă din capătul bobinei afectat de introducerea magnetului un pol nord, care respinge magnetul însuși opunându-se inserării acestuia. Prin extragerea magnetului (adică prin impunerea unei mișcări în direcția opusă) curentul schimbă semnul, iar capătul bobinei devine un pol sud, care se opune din nou mișcării magnetului.

Legea oferă o caracterizare calitativă a direcției curentului indus în circuit, ^[2] și se exprimă prin semnul minus în legea lui Faraday :

{\mathcal {E}}=-{\frac {\partial \Phi (B)}{\partial t}}

{\ displaystyle {\ mathcal {E}} = - {\ frac {\ partial \ Phi (B)} {\ partial t}}}

{\ displaystyle {\ mathcal {E}} = - {\ frac {\ partial \ Phi (B)} {\ partial t}}}

unde este $\Phi$ ${\ displaystyle \ Phi}$ $\ Phi$ este fluxul câmpului magnetic concatenat și ${\mathcal {E}}$ ${\ displaystyle {\ mathcal {E}}}$ $\ mathcal {E}$ forța electromotivă.

Legea

Un circuit traversat de curent electric staționar generează un câmp magnetic constant, care traversează zona îmbrățișată de circuit. Dacă curentul se schimbă, câmpul magnetic și fluxul sunt transformate în consecință. Deoarece o energie este asociată cu câmpul magnetic, numită energie magnetică , este necesar ca această energie să fie transformată în așa fel încât să se conserve energia câmpului electromagnetic total. Legea lui Lenz descrie faptul că, în urma variației câmpului magnetic, în circuit este generat un câmp electric care „se opune” variației câmpului magnetic. Un curent electric este asociat cu acest câmp electric care echilibrează variația fluxului câmpului magnetic legat de circuit: dacă câmpul magnetic crește are direcția opusă față de curentul care a generat câmpul staționar inițial (pentru a crea un flux „diferențial” care încearcă să anuleze creșterea generată de curentul care generează fenomenul) în timp ce dacă scade are o direcție concordantă (în conformitate cu principiul acțiunii și reacției). Intensitatea acestui curent este dată de legea Faraday-Neumann , al cărei semn negativ este în conformitate cu legea lui Lenz. ^[3]

Autoinducția și inducerea reciprocă

Același subiect în detaliu: Inductanță și inducție reciprocă .

În raport cu fenomenul autoinducției , variația fluxului unui câmp magnetic $d\Phi _{B1}$ ${\ displaystyle d \ Phi _ {B1}}$ ${\ displaystyle d \ Phi _ {B1}}$ induce un curent prin legea lui Lenz $i_{1}$ ${\ displaystyle i_ {1}}$ $i_ {1}$ , care induce un câmp magnetic $B_{2}$ ${\ displaystyle B_ {2}}$ $B_2$ care se opune variației inițiale a $B_{1}$ ${\ displaystyle B_ {1}}$ $B_ {1}$ . Variația câmpului magnetic $B_{2}$ ${\ displaystyle B_ {2}}$ $B_2$ la rândul său, generează un curent în circuit $i_{2}$ ${\ displaystyle i_ {2}}$ $i_ {2}$ care se opune $i_{1}$ ${\ displaystyle i_ {1}}$ $i_ {1}$ , iar suma lor tinde să se anuleze. În cazul inducției reciproce , dacă este un câmp magnetic asociat curentului $i_{1}$ ${\ displaystyle i_ {1}}$ $i_ {1}$ induce un curent $i_{2}$ ${\ displaystyle i_ {2}}$ $i_ {2}$ apoi direcția de $i_{2}$ ${\ displaystyle i_ {2}}$ $i_ {2}$ este opus celui de $i_{1}$ ${\ displaystyle i_ {1}}$ $i_ {1}$ , iar dacă curenții trec prin două căi închise $l_{i1}$ ${\ displaystyle l_ {i1}}$ ${\ displaystyle l_ {i1}}$ Și $l_{i2}$ ${\ displaystyle l_ {i2}}$ ${\ displaystyle l_ {i2}}$ respectiv atunci $i_{1}$ ${\ displaystyle i_ {1}}$ $i_ {1}$ Și $i_{2}$ ${\ displaystyle i_ {2}}$ $i_ {2}$ se rotesc în direcții opuse și se resping reciproc.