Lenz yasası - Lenz's law
hakkında makaleler |
elektromanyetizma |
---|
Lenz kanunu fizikçi adını, Emil Lenz (telaffuz / lt ɛ n t s / ) 1834 yılında bunu formüle eden, yönü olduğunu söylüyor elektrik akımı kaynaklı bir de iletken bir değiştirerek manyetik alan manyetik alan yarattığı şekildedir indüklenen akım tarafından, ilk manyetik alandaki değişikliklere karşı çıkar.
Bu bir olan nitel yasa onun büyüklüğü hakkında belirtir uyarılan akımın yönü, fakat devletler hiçbir şey. Lenz yasası , değişen bir akım tarafından bir indüktör veya tel döngüsünde indüklenen voltajın yönü veya bir manyetik alanda hareketli nesnelere uygulanan girdap akımlarının sürükleme kuvveti gibi elektromanyetizmadaki birçok etkinin yönünü tahmin eder .
Lenz kanunu benzer olarak görülebilir Newton'un üçüncü yasa içinde klasik mekanik ve Le Chatelier prensibine kimyasında.
Tanım
Lenz yasası, manyetik alandaki bir değişiklik nedeniyle bir devrede indüklenen akımın, akıdaki değişime karşı koymaya ve harekete karşı koyan mekanik bir kuvvet uygulamaya yönlendirildiğini belirtir.
Lenz yasası, Faraday'ın indüksiyon yasasının (bir bobinde indüklenen EMF'nin büyüklüğü, manyetik alanın değişim hızıyla orantılıdır) titiz muamelesinde bulunur , burada negatif işaretle ifadesini bulur:
bu, indüklenen elektromotor kuvvetinin ve manyetik akıdaki değişim oranının zıt işaretlere sahip olduğunu gösterir.
Bu, indüklenen bir alanın arka EMF'sinin yönünün , nedeni olan değişen akıma karşı olduğu anlamına gelir . DJ Griffiths bunu şöyle özetledi: Doğa, akıştaki bir değişiklikten nefret eder.
Mevcut manyetik alan içinde bir değişiklik varsa i 1 indükler bir elektrik akımı , i 2 , yönü i 2 bu değişim tersidir i 1 . Bu akımlar sırasıyla ℓ 1 ve ℓ 2 iki koaksiyel dairesel iletkendeyse ve her ikisi de başlangıçta 0 ise, o zaman i 1 ve i 2 akımları ters dönmelidir. Sonuç olarak karşıt akımlar birbirini itecektir.
Örnek
Güçlü mıknatıslardan kaynaklanan manyetik alanlar, bakır veya alüminyum bir boruda ters yönde dönen akımlar oluşturabilir. Bu, mıknatısın borunun içinden düşürülmesiyle gösterilir. Mıknatısın borunun içine inişi, borunun dışına düşürüldüğünden gözle görülür şekilde daha yavaştır.
Faraday yasasına göre manyetik akıdaki bir değişiklikle bir voltaj üretildiğinde, indüklenen voltajın polaritesi, manyetik alanı kendisini üreten değişikliğe karşı çıkan bir akım üretecek şekildedir. Herhangi bir tel ilmeği içinde indüklenen manyetik alan, daima ilmek içindeki manyetik akıyı sabit tutmak üzere hareket eder. Endüklenen akımın yönü, akım akışının hangi yönünün döngü boyunca değişen akının yönüne karşı koyacak bir manyetik alan yaratacağını göstermek için sağ el kuralı kullanılarak belirlenebilir. Aşağıdaki örneklerde, akı artıyorsa, indüklenen alan buna karşı hareket eder. Eğer azalıyorsa, indüklenen alan, değişime karşı koymak için uygulanan alan yönünde hareket eder.
Bu akımlardaki ücretlerin ayrıntılı etkileşimi
Elektromanyetizmada, yükler elektrik alan çizgileri boyunca hareket ettiğinde , potansiyel enerjiyi depolamayı (negatif iş) veya kinetik enerjiyi artırmayı (pozitif iş) içersin, üzerlerinde iş yapılır.
q 1 yüküne net pozitif iş uygulandığında hız ve momentum kazanır. Net iş q 1 yol açarak gücü manyetik bir alan üretir (1 manyetik akı yoğunluğu (birimleriyle Tesla metrekare başına = 1 volt-saniye)) hızı artışı ile orantılıdır q 1 . Bu manyetik alan komşu bir yük ile etkileşime girebilir q 2 , buna bu ivme geçen ve karşılığında, q, 1 ivme kaybeder.
Yük q 2 de hareket edebilir q 1 o alınan bir miktar ivme döndüren ile benzer bir şekilde, içinde q 1 . Momentumun bu ileri geri bileşeni manyetik endüktansa katkıda bulunur . q 1 ve q 2 ne kadar yakınsa , etki o kadar büyük olur. Zaman q, 2 bakır veya alüminyumdan yapılmış kalın bir levha gibi bir iletken ortam içinde, bu daha kolay bir şekilde kendisine uygulanan kuvvete yanıt q 1 . Enerji q 1 anında akımı tarafından üretilen ısı olarak tüketilmeyen q 2 , aynı zamanda depolanan iki karşıt manyetik alanlar. Manyetik alanların enerji yoğunluğu, manyetik alanın yoğunluğunun karesiyle değişme eğilimindedir; ancak, ferromıknatıslar ve süperiletkenler gibi manyetik olarak doğrusal olmayan malzemeler söz konusu olduğunda bu ilişki bozulur.
Momentumun korunması
Bu süreçte momentum korunmalıdır, bu nedenle q 1 bir yöne itilirse, q 2 aynı anda aynı kuvvetle diğer yöne itilmelidir. Bununla birlikte, elektromanyetik dalga yayılımının sonlu hızı tanıtıldığında durum daha karmaşık hale gelir ( gecikmiş potansiyele bakınız ). Bu, kısa bir süre için iki yükün toplam momentumunun korunmadığı anlamına gelir; bu, Richard P. Feynman tarafından ileri sürüldüğü gibi, farkın alanlardaki momentum ile açıklanması gerektiği anlamına gelir . 19. yüzyılın ünlü elektrodinamikçisi James Clerk Maxwell buna "elektromanyetik momentum" adını verdi. Yine de, Lenz yasası karşıt yüklere uygulandığında alanların böyle bir şekilde ele alınması gerekli olabilir. Normalde, söz konusu ücretlerin aynı işarete sahip olduğu varsayılır. Bir proton ve bir elektron gibi yapmazlarsa, etkileşim farklıdır. Manyetik alan oluşturan bir elektron, bir protonun elektronla aynı yönde hızlanmasına neden olan bir EMF üretecektir. İlk başta, bu momentumun korunumu yasasını ihlal ediyor gibi görünebilir, ancak böyle bir etkileşimin, elektromanyetik alanların momentumu dikkate alındığında momentumu koruduğu görülür.
Referanslar
Dış bağlantılar
- İlgili Medya Lenz yasası Wikimedia Commons
- Etkinin dramatik bir gösteri üzerinde YouTube bir ile alüminyum bir blok MRI