楞次定律是什么?
电磁感应楞次定律指出由变化的磁场(根据法拉第电磁感应定律)是这样的磁场由诱导产生的当前的反对产生它的初始变化磁场。电流的方向是弗莱明右手定则。
这在一开始可能很难理解,所以让我们看一个例子。记住,当电流被磁场感生时,这个感生电流产生的磁场会产生自己的磁场。这个磁场总是这样的反对最初产生它的磁场。在下面的例子中,如果磁场“B”是增加的-如(1)所示-诱导磁场的作用方向与之相反。
当磁场“B”减小时,如图(2)所示诱导磁场会再次对它起相反的作用。但这一次的“对立”意味着它的作用是增加领域——因为它是在反对变化的减少速度。
楞次定律是以法拉第归纳法为基础的。法拉第定律告诉我们变化的磁场会在a中产生电流导体。楞次定律告诉我们方向这种感应电流的反对产生它的初始变化磁场。这在法拉第定律的公式中用负号(' - ')表示。
磁场的这种变化可能是由于将磁铁向线圈的方向移动或向线圈的方向移动,或将线圈向磁场的方向移动或向磁场的方向移动而引起的。换句话说,我们可以说电路中感应电动势的大小与的变化率成正比通量。
楞次定律公式
楞次定律声明何时由中的更改生成EMF磁通根据法拉第定律,感应电动势的极性是这样的,它产生的感应电流的磁场与产生它的初始变化磁场相反
法拉第电磁感应定律中使用的负号,表示感应电动势(ε)和磁通量(δφ)的变化B)有相反的符号。楞次定律的公式如下:
地点:
- 感应电动势
- δΦB=磁通量变化
- N =线圈的匝数
楞次定律和能量守恒定律
为了遵守能量守恒定律,楞次定律产生的电流方向必须产生一个与产生电流方向相反的磁场。事实上,楞次定律是能量守恒定律的结果。
你问这是为什么?好吧,让我们假装不是这样,看看会发生什么。
如果感应电流产生的磁场与产生电流的磁场方向相同,那么这两个磁场就会结合在一起形成一个更大的磁场。这种合并后的更大磁场反过来又会在导体内部产生另一种电流,其大小是原来感应电流的两倍。
反过来,这又会产生另一个磁场产生另一个电流。等等。所以我们可以看到,如果楞次定律没有规定感应电流必须产生一个磁场反对创造它的磁场——然后我们将以一个无穷无尽的正反馈循环结束,打破能量守恒(因为我们有效地创造了一个无穷无尽的能量来源)。
楞次定律也符合牛顿第三运动定律(即每个作用力都有一个大小相等且方向相反的反作用力)。如果感应电流产生的磁场与产生它的磁场方向相等且相反,那么只有它才能抵抗该区域磁场的变化。这符合牛顿第三运动定律。
楞次定律解释
为了更好地理解楞次定律,让我们考虑两种情况:
案例1:当磁铁向线圈移动时。
当磁体的北极接近线圈时,连接线圈的磁通量增加。根据法拉第电磁感应定律,当磁通量发生变化时,电动势(EMF)就会在线圈中产生电流,电流会产生自己的磁场。
现在根据楞次定律,这个产生的磁场将反对它自己的,或者我们可以说反对增加通过线圈的通量,这是可能的,只有当接近线圈的一面达到北极性,正如我们知道相似的两极互相排斥。一旦我们知道了线圈的磁极,我们就可以通过右手定则很容易地确定感应电流的方向。在这种情况下,电流是逆时针方向流动的。
案例2:当磁体远离线圈时
当磁体的北极远离线圈时,连接线圈的磁通量就会减少。根据法拉第电磁感应定律,一个电动势和电流会在线圈中感应,而这个电流会产生自己的磁场。
根据楞次定律,产生的磁场会反对它自己的或者我们可以说反对通过线圈的通量的减少,这是可能的,只有当接近线圈的一面达到南极性,正如我们知道不同的极相互吸引。一旦我们知道了线圈的磁极,我们就可以通过右手定则很容易地确定感应电流的方向。在这种情况下,电流沿顺时针方向流动。
注意寻找磁场或电流的方向,用右手拇指法则即如果右手的手指被放置在钢丝,拇指点电流的方向,然后卷曲的手指将显示导线产生的磁场的方向。
楞次定律可以表述为:
- 如果连接一个线圈的磁通量Ф增加时,线圈中的电流方向,这样它会反对通量的增加,因此,感应电流会产生其通量方向如下所示(使用弗莱明的右手拇指规则)
- 如果减少Ф链接一个磁线圈,线圈中的电流产生的通量是这样,它将帮助主磁通的方向,因此电流如下所示。
楞次定律的应用
楞次定律的应用包括:
- 楞次定律可以用来理解磁能储存的概念电感器。当一个电动势源通过电感器连接,电流开始流过它。反电动势将反对这增加电流通过电感。为了建立电流的流动,电动势的外部源必须做一些工作来克服这个反对意见。这一工作可以通过将电动势存储在电感中来完成,并在从电路中去除外部电动势源后可以恢复
- 该定律表明,感应电动势和磁通量的变化具有相反的符号,这为法拉第感应定律中符号的选择提供了物理解释。
- 楞次定律也适用于发电机。当发电机产生感应电流时,感应电流的方向与发电机的方向相反,从而引起发电机的旋转(符合楞次定律),因此发电机需要更多的机械能。它还提供反电动势,在情况下电动马达。
- 楞次定律也适用于电磁制动和感应灶台。
州楞次定律
楞次定律指出,由变化的磁场在导体中产生的电流的方向是这样的:由感应电流产生的磁场与产生它的初始变化的磁场相反。
伦茨定律是以1834年德国科学家伦茨的名字命名的。楞次定律符合牛顿第三运动定律(即每个作用力总有一个大小相等且方向相反的反作用力)和能量守恒定律(即能量既不会产生也不会消失,因此系统中所有能量的总和是一个常数)。