|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Правило Ленца |
 | |
Анимация
Описание
"Если металлический проводник передвигается вблизи гальванического тока или вблизи магнита, то в нем возбуждается гальванический ток такого направления, которое вызывало бы движение покоящегося провода в направлении, прямо противоположном направлению движения, навязанного здесь проводу извне, в предположении, что находящийся в покое провод может двигаться только в направлении этого последнего движения или прямо противоположном". (Профессор Петербургского университета Э. Х. Ленц, 1833 год).
Правило Ленца основано на обобщении опытов по электромагнитной индукции.
В сжатой форме правило Ленца можно сформулировать так:
возникающий в замкнутом проводнике индукционный ток имеет такое направление, чтобы препятствовать изменению потока магнитной индукции, которое его вызывает.
То есть индукционный ток создает через площадь, ограниченную контуром, собственный поток магнитной индукции, компенсирующий изменение потока магнитной индукции, которое его вызывает:
dФ = (В, dS) ⇒ dФ = B · dS · cosa,
где a - угол между вектором магнитной индукции внешнего поля и нормалью к плоскости витков соленоида.
Рассмотрим некоторые примеры.
1. Возьмем соленоид (катушку) C, замкнутый через гальванометр G (рис.1).
Возникновение индукционного тока в соленоиде при приближении к нему постоянного магнита
Рис. 1
Будем приближать к одному из его концов постоянный магнит, например, северным полюсом. В соленоиде возникнет электрический ток, который обнаружится по отклонению стрелки гальванометра. Направлен индукционный ток против часовой стрелки, если смотреть на соленоид со стороны магнита.
При приближении магнита к соленоиду поток вектора магнитной индукции, пронизывающий витки соленоида, возрастает, так как увеличивается магнитная индукция поля магнита. Магнитное поле индукционного тока в соленоиде направлено из соленоида наружу (правило буравчика), то есть компенсирует нарастание поля магнита. Соответствует правилу Ленца.
2. Возьмем соленоид C, замкнутый через гальванометр G. Будем удалять от одного из его концов постоянный магнит (рис. 2).
Возникновение индукционного тока в соленоиде при удалении от него постоянного магнита
Рис. 2
При удалении магнита от соленоида поток вектора магнитной индукции, пронизывающий витки соленоида, убывает, так как уменьшается магнитная индукция поля магнита. Магнитное поле индукционного тока в соленоиде направлено внутрь соленоида (правило буравчика), то есть компенсирует убывание поля магнита. Соответствует правилу Ленца.
Очевидно, что результат опытов не изменится, если магнит будет неподвижен, а соленоид перемещаться.
Анализируя результаты этих двух опытов, можно сделать еще один вывод: при приближении северного полюса магнита к соленоиду индукционный ток создает магнитное поле, индукция которого направлена навстречу индукции магнитного поля магнита, и, следовательно, магнит и соленоид отталкиваются, то есть между ними возникает сила противодействующая движению магнита, которое вызывает возникновение индукционного тока. При удалении магнита магнит и соленоид притягиваются, то есть снова между ними возникает сила противодействующая движению магнита.
Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии. Действительно, индукционные токи, как всякие другие электрические токи, совершают некоторую работу. Значит при движении замкнутого проводника (соленоида) в магнитном поле должна быть произведена дополнительная работа внешних сил. Эта и есть та работа, которая возникает за счет сил препятствующих движению магнита.
Изменение потока через витки соленоида C наблюдается и при рассмотрении относительного движения магнита южным полюсом к соленоиду C, замены магнита соленоидом или витком с током, замыкания и размыкания цепи такого соленоида (или витка), а также взаимные повороты соленоида C и элемента, создающего магнитное поле.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Правило Ленца применяется при расчетах и проектировании электронного и электромеханического оборудования.
Реализации эффекта
Техническая реализация проверки правила Ленца
Простейшая техническая реализация экспериментальной проверки правила Ленца описана в разделе “сущность”, см. рис. 1, 2 и комментарии к ним.
Литература
1. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. - М., Л.: Государственное технико-теоретическое издательство, 1952. - Т. 2. - С. 475-479.
2. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1977. - С. 179-182.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |