Przeczytaj
Warto przeczytać
Regułę Lenza formułuje się najczęściej w następujący sposób:
Kierunek prądu indukcyjnego jest taki, że przeciwdziała przyczynie, która go wywołała.
Rozszyfrujmy to zdanie. Zacznijmy od przyczyny. Przyczyną płynięcia prądu indukcyjnego jest zmieniający się strumień indukcji magnetycznejstrumień indukcji magnetycznej przechodzący przez powierzchnię rozpiętą na obwodzie, w którym ma popłynąć prąd. Przeciwdziałanie przyczynie polega tu na tym, że gdy strumieństrumień rośnie, to pole magnetyczne wytworzone przez prąd indukcyjny jest tak skierowane, żeby zmniejszyć ten strumieństrumień. I odwrotnie: gdy strumień maleje, to wyidukowane pole magnetyczne jest tak skierowane, żeby strumieństrumień wzmocnić. Symbolicznie można to przedstawić w następujący sposób:
Gdy , to ↑↓ , symbol ↑↓ oznacza wektory antyrównoległe, skierowane przeciwnie.
Gdy , to ↑↑, symbol ↑↑ oznacza wektory równoległe, skierowane zgodnie.
oznacza wektor indukcji pola magnetycznego wytworzonego przez prąd indukcyjny.
To, że wektor musi być skierowany tak a nie inaczej, związane jest z zasadą zachowania energiizasadą zachowania energii. Przecież, jeśli wytwarzamy prąd w obwodzie, to za każdym razem musimy dostarczyć do obwodu energię. Tak więc, podczas zmieniania strumienia indukcji magnetycznejstrumienia indukcji magnetycznej wykonujemy pracępracę, ewentualnie na energię elektryczną zamieniana jest inna forma energii w układzie – chemiczna albo kinetyczna.
Kiedy już odkryjemy, jak skierowany jest (w obrębie obwodu) wektor indukcji magnetycznej , powinniśmy skojarzyć z tym wektorem prąd indukcyjny. Powinniśmy ustalić, w którą stronę powinien on płynąć, żeby zapewnić pożądany kierunek wektora . W ten sposób wyznaczamy kierunek prądu indukcyjnego.
Oto najprostszy przykład, związany z typowym eksperymentem, w którym wytwarzamy prąd indukcyjny. Wsuwamy magnes sztabkowy biegunem N do wnętrza zwojnicy (Rys. 1.).
Linie pola przedstawione schematycznie na rysunku skierowane są w lewą stronę. Strumień indukcji pola magnetycznegoStrumień indukcji pola magnetycznego obejmowanego przez obwód rośnie, wobec tego prąd w zwojnicy popłynie tak, by jego własne pole magnetyczne przeciwdziałało wzrostowi strumienia (a tym samym wsuwaniu magnesu). Będzie to oznaczało, że biegun N znajdzie się po prawej stronie zwojnicy - Rys. 2. (która teraz stała się elektromagnesem). Tylko taka orientacja wyindukowanego pola magnetycznego zapewni wykonywanie pracypracy przez siłę zewnętrzną przysuwającą magnes do zwojnicy. Bieguny jednoimienne odpychają się, więc ręka trzymająca magnes będzie musiała pokonywać opór. Wykona wtedy dodatnią pracępracę. Teraz wystarczy wyznaczyć na podstawie kierunku wektora wewnątrz zwojnicy kierunek prądu indukcyjnego. Posługujemy się regułą prawej rękiregułą prawej ręki: kciuk kierujemy zgodnie z wektorem indukcji magnetycznej wewnątrz zwojnicy, wtedy pozostałe palce pokażą kierunek prądu. Na Rys. 2. uwidoczniono wektor oraz kierunek prądu indukcyjnego.
Słowniczek
(ang.: work) zdefiniowana jest jako iloczyn wartości siły działającej na ciało, wartości przesunięcia ciała oraz cosinusa kąta pomiędzy wektorem siły i wektorem przesunięcia. Jednostka - 1 J (dżul).
(ang.: electromagnetic induction) wytwarzanie prądu indukcyjnego (SEM indukcji) w obwodzie zamkniętym, podczas zmiany strumienia pola magnetycznego przechodzącego przez ten obwód.
(ang.: magnetic flux) Strumieniem indukcji magnetycznej przez powierzchnię nazywamy iloczyn skalarny wektorów i .
gdzie: , - wektor indukcji magnetycznej, a - wektor prostopadły do powierzchni, o długości równej jej polu.
Jednostka - 1 Wb (weber), 1 Wb = 1 T·mIndeks górny 22.
(ang.: energy conservation law) w układzie zamkniętym całkowita energia (suma wszystkich rodzajów energii) pozostaje stała. Energia nie powstaje z niczego i nie może też zniknąć. Może jedynie następować zamiana jednego rodzaju energii w inny.
(ang.: electrodynamic force, Lorentz force) siła działająca na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym; wartość siły elektrodynamicznej wyrażona jest wzorem: , gdzie I jest wartością natężenia prądu w przewodniku, l - jego długością, B – wartością indukcji magnetycznej, - kątem pomiędzy kierunkiem prądu i kierunkiem linii pola magnetycznego.
mnemotechniczna reguła pozwalająca łatwo zapamiętać wzajemne ustawienie: wektora siły elektrodynamicznej, wektora indukcji magnetycznej i kierunku prądu. Obrazuje ją następujący rysunek: