Как объяснить правило Ленца простыми словами

Явление электромагнитной индукции

Закон ЭИ открыл Майкл Фарадей в 1831 году. Он понял, что электродвижущая сила аналогична скорости, с которой меняется магнитный поток. При этом величина ЭС не зависима от трансформации магнитного поля или движения контура. Такой электрический ток является индукционным. Благодаря ЭИ механическая энергия преобразовывается в электрическую.

Направление индукционного тока: правило Ленца

Ленц продолжил искания Фарадея. С помощью открытого им в 1833 году правила можно определить путь ИТ. Оно читается так: индукционный ток протекает таким образом, чтобы собственным магнитным полем противостоять изменению магнитного потока, который и вызвал его. 

Единица измерения ИТ – тесла, обозначается как сочетание букв Тл.

Формула выглядит следующим образом: \(\frac{\bigtriangleup Ф}{\bigtriangleup t}>0,\;е_i<0\). Индукционный ток \( i_{инд.}\) течет в сторону выбранного положительного направления обхода замкнутого пути.

Проиллюстрируем данное положение. Виток проводника находится в неоднородном магнитном поле, которое создается движущимся магнитом. Вследствие того, что В увеличивается, то векторы В_i и В нельзя назвать параллельными. Магнитное поле, которое создается ИТ, не дает магнитному потоку измениться.

ПЛ – это частный случай закона сохранения энергии, который имеет вид \(\bigtriangleup Е+\bigtriangleup U=A+Q.\)

Правило Ленца: примеры

1. Представим, что прямоугольный контур расположен в однородном магнитном поле \overrightarrow В. По отношению к плоскости замкнутого пути оно направлено перпендикулярно. При этом одна из сторон передвигается по двум другим сторонам с определенной скоростью. Сила Лоренца воздействует на свободные заряды той части контура, которая находится в движении. Главная составляющая СЛ здесь направлена вдоль проводника. Она связана с переносной скоростью зарядов \(\overrightarrow v\). Модель данной силы будет равняться: \(F_Л=е\overrightarrow vВ\). Работа силы \(F_Л\) на пути l: \(А=F_Л\times l=evBl\). Электродвижущая сила равна: \(\delta_{инд.}=\frac Ае=vBl\). В недвижимых частях замкнутого пути сторонняя сила приравнивается к 0. Через некоторое время площадь контура изменится: \(\bigtriangleup S=lv\bigtriangleup t\). То же самое будет происходить с магнитным потоком: \(\bigtriangleup Ф=Вlv\bigtriangleup t\). Из этого следует, что \(\left|\delta_{инд.}\right|=\left|\frac{\bigtriangleup Ф}{\bigtriangleup t}\right|\). Значит, ПЛ действительно для данной ситуации.

2. Пример без расчетов. Представим катушку C, которая замкнута через гальванометр G. Приблизим к одному из его концов магнит. Сделаем это со стороны северного полюса. В катушке появится электрический ток, который можно увидеть из-за того, что стрелка гальванометра станет отклоняться. Если посмотреть на этот винтовой проводник со стороны магнита, то можно заметить, что индукционный ток направлен против часовой стрелки. Поток вектора магнитной индукции пронизывает ветки катушки. Если мы приблизим к ней магнит, то этот поток увеличится, потому что возрастет МИ поля магнита. Магнитное поле ИТ направлено наружу по правилу буравчика. Это значит, что оно восполняет нарастание поля магнита. А это соответствует правилу Ленца.