De Lenzs lag fastställer att polariteten hos den elektromotoriska kraften som induceras i en sluten krets på grund av variationen i magnetfältflödet är sådan att den motsätter sig variationen i nämnda flöde.
Det negativa tecknet som föregår Faradays lag tar hänsyn till Lenzs lag, eftersom det kallas Faraday-Lenzs lag och som uttrycks på följande sätt:
Artikelindex
ε representerar den inducerade elektromotoriska kraften, förkortad som fem, Φ är magnetfältets flöde och t Det är dags. Enheter i det internationella systemet (SI) för fem är volt (V).
För sin del magnetfältflödet Φ definieras av följande punktprodukt:
I den ekvation som visas B är konstant och enheten för Φ i SI för magnetfältflödet är webber (W):
1 weber = 1 Tesla. tunnelbanatvå
Ett annat sätt att uttrycka Φ är den som erhålls när man använder definitionen av skalär produkt:
Φ = B.A.cos θ
I denna ekvation, B är magnetfältets storlek (utan fetstil eller pil, för att skilja vektorn från dess storlek), A är ytan av fältet korsad och θ är vinkeln mellan vektorerna B Y n.
Magnetfältflödet kan varieras på olika sätt över tiden för att skapa en fem inducerad i en slinga - en sluten krets - av område A. Till exempel:
-Gör magnetfältet variabelt över tiden: B = B (t), hålla området och vinkeln konstant, sedan:
%7D%7Bdt%7D=-B.A.sen%5Ctheta)
Den omedelbara tillämpningen av Lenzs lag är att bestämma känslan av fem eller inducerad ström utan behov av någon beräkning. Tänk på följande: du har en slinga mitt i ett magnetfält, som den som produceras av en stavmagnet.
Om magneten och slingan är i vila i förhållande till varandra händer ingenting, det vill säga, det kommer ingen inducerad ström, eftersom magnetfältflödet förblir konstant i det fallet (se figur 2a). För att ström ska induceras måste flödet variera.
Om det nu finns en relativ rörelse mellan magneten och slingan, antingen genom att flytta magneten mot slingan eller mot magneten, kommer det att induceras ström att mäta (figur 2b och framåt).
Denna inducerade ström genererar i sin tur ett magnetfält, därför kommer vi att ha två fält: magnetens B1 i blå färg och den som är associerad med strömmen skapad genom induktion Btvå, i orange.
Regeln om höger tumme gör det möjligt att veta riktningen Btvå, För att göra detta placeras tummen på höger hand i riktning och riktning för strömmen. De andra fyra fingrarna indikerar riktningen i vilket magnetfältet böjs, enligt figur 2 (nedan).
Låt oss säga att magneten släpps mot slingan med sin nordpol riktad mot den (figur 3). Magnetens fältlinjer lämnar nordpolen N och går in i sydpolen S. Då kommer förändringar i changes, flödet skapat av B1 som går igenom slingan:Φ ökar! Därför skapas ett magnetfält i slingan Btvå med motsatt avsikt.
Inducerad ström är moturs, -röda pilar i figurerna 2 och 3-, enligt regeln för höger tumme.
Låt oss flytta magneten från öglan och sedan dess Φ minskar (figur 2c och 4), därför rusar öglan för att skapa ett magnetfält inuti Btvå i samma riktning, för att kompensera. Därför är den inducerade strömmen timme, vilket kan ses i figur 4.
Vad händer om magnetens position är omvänd? Om sydpolen pekar mot öglan pekar fältet uppåt eftersom linjerna i B i en magnet lämnar de nordpolen och går in i sydpolen (se figur 2d).
Omedelbart informerar Lenzs lag om att detta vertikala fält uppåt, rusar mot slingan, kommer att inducera ett motsatt fält i det, det vill säga, Btvå nedåt och den inducerade strömmen kommer också att vara timme.
Slutligen flyttas magneten bort från öglan, alltid med dess sydpol riktad mot insidan av den. Sedan produceras ett fält inuti slingan Btvå för att hjälpa att flytta bort från magneten inte förändrar fältflödet i den. Så mycket B1 Vad Btvå kommer att ha samma betydelse (se figur 2d).
Läsaren kommer att inse att, som lovat, inga beräkningar har gjorts för att veta riktningen för den inducerade strömmen.
Heinrich Lenz (1804-1865) utförde många experimentella verk under hela sin vetenskapliga karriär. De mest kända är de vi just har beskrivit, dedikerade till att mäta de magnetiska krafterna och effekterna som skapas genom att en magnet plötsligt släpps mitt i en slinga. Med sina resultat förfinade han Michael Faradays arbete.
Det negativa tecknet i Faradays lag visar sig vara det mest erkända experimentet för idag. Lenz gjorde dock mycket arbete inom geofysik under sin ungdom, under tiden var han upptagen med att släppa magneter i spolar och rör. Han gjorde också studier om metallernas elektriska motstånd och ledningsförmåga.
I synnerhet på de effekter som temperaturökningen har på motståndsvärdet. Han slutade inte att observera att när en tråd upphettas minskar motståndet och värmen försvinner, något som James Joule också observerade oberoende.
För att alltid komma ihåg hans bidrag till elektromagnetism, utöver lagen som bär hans namn, induktanser (spolar) betecknas med bokstaven L.
Det är ett experiment där det demonstreras hur en magnet saktar ner när den släpps ut i ett kopparrör. När magneten faller, genererar den variationer i magnetfältflödet inuti röret, som händer med strömslingan..
Sedan skapas en inducerad ström som motsätter sig förändringen i flödet. Röret skapar ett eget magnetfält för detta, vilket, som vi redan vet, är förknippat med den inducerade strömmen. Anta att magneten släpps med sydpolen nere, (figur 2d och 5).
Som ett resultat skapar röret sitt eget magnetfält med en nordpol. ner och en sydpol uppåt, vilket motsvarar att skapa ett dummypar av magneter, en ovanför och en under den som faller.
Konceptet återspeglas i följande figur, men det är nödvändigt att komma ihåg att de magnetiska polerna är oskiljaktiga. Om den nedre dummy-magneten har en nordpol nedåt, kommer den nödvändigtvis att åtföljas av en sydpol..
När motsatserna lockar och motsättningarna stöter bort kommer den fallande magneten att avvisas och samtidigt lockas av den övre fiktiva magneten.
Nettoeffekten kommer alltid att bromsa även om magneten släpps med nordpolen nere..
Joule-Lenz-lagen beskriver hur en del av energin associerad med den elektriska strömmen som cirkulerar genom en ledare går förlorad i form av värme, en effekt som används i elektriska värmare, strykjärn, hårtorkar och elektriska brännare..
Alla har ett motstånd, glödtråd eller värmeelement som värms upp när strömmen passerar..
I matematisk form, låt R värmeelementets motstånd, Jag intensiteten av strömmen som strömmar genom den och t tid är mängden värme som produceras av Joule-effekten:
Q = Itvå. R. t
Var F Det mäts i joule (SI-enheter). James Joule och Heinrich Lenz upptäckte denna effekt samtidigt omkring 1842.
Här är tre viktiga exempel där Faraday-Lenz-lagen gäller:
En växelströmsgenerator omvandlar mekanisk energi till elektrisk energi. Motivet beskrevs i början: en slinga roteras i mitten av ett enhetligt magnetfält, som det som skapas mellan de två polerna i en stor elektromagnet. När de används N du vänder, den fem ökar proportionellt till N.
När slingan vänder ändrar vektorn som är normal mot dess yta sin orientering i förhållande till fältet och producerar fem som varierar sinusformat med tiden. Antag att vridningsfrekvensen är ω, då när vi byter ut i ekvationen som gavs i början kommer vi att ha:
Det är en enhet som gör det möjligt att erhålla en direkt spänning från en växelspänning. Transformatorn är en del av otaliga enheter, som till exempel en mobiltelefonladdare, den fungerar enligt följande:
Det finns två spolar lindade runt en järnkärna, den ena kallas primär och den andra gymnasium. Varje antal varv är N1 och ntvå.
Primärspolen eller lindningen är ansluten till en växelspänning (till exempel ett hushållsuttag i form) VP = V1.cos ωt, orsakar en växelström med frekvens att cirkulera inuti den ω.
Denna ström skapar ett magnetfält som i sin tur orsakar ett oscillerande magnetiskt flöde i den andra spolen eller lindningen, med en sekundär spänning av formen VS = Vtvå.cos ωt.
Nu visar det sig att magnetfältet inuti järnkärnan är proportionellt mot det inversa av antalet varv hos primärlindningen:
B ∝ 1 / N1
Och så kommer det att vara VP, spänningen över primärlindningen, medan fem inducerad VS i den andra lindningen är den, som vi redan vet, proportionell mot antalet varv Ntvå och även till VP.
Så genom att kombinera dessa proportioner har vi en relation mellan VS Y VP vilket beror på kvoten mellan antalet varv hos var och en, enligt följande:
VS = (Ntvå / N1) VP
De är enheter som används i banker och flygplatser för säkerhet. De upptäcker förekomsten av någon metall, inte bara järn eller nickel. De fungerar tack vare de inducerade strömmarna genom att använda två spolar: en sändare och en mottagare..
En högfrekvent växelström passeras i sändarspolen, så att den genererar ett alternerande magnetfält längs axeln (se figur), vilket inducerar en ström i mottagningsspolen, något mer eller mindre som det som händer med transformatorn.
Om en metallbit placeras mellan båda spolarna visas små inducerade strömmar i den, kallade virvelströmmar (som inte kan flöda i en isolator). Mottagningsspolen svarar på den magnetiska fälten i den sändande spolen och de som skapas av virvelströmmar..
Virvelströmmar försöker minimera magnetfältflödet i metallstycket. Därför minskar fältet som uppfattas av mottagningsspolen när ett metallstycke placeras mellan båda spolarna. När detta händer utlöses ett larm som varnar för närvaron av en metall.
Det finns en cirkulär spole med 250 varv med en radie av 5 cm, placerad vinkelrätt mot ett magnetfält på 0,2 T. Bestäm fem induceras om i ett tidsintervall på 0,1 s, magnetfältets storlek fördubblas och anger strömriktningen enligt följande bild:
Först beräknar vi storleken på den inducerade emf, sedan kommer riktningen för den tillhörande strömmen att anges enligt ritningen.
N = 250 varv
A = π. Rtvå = s. (5 x 10-två m)två = 0,0079 mtvå.
cos θ = cos 0 = 1 (Vektorn n tas parallellt med B)
Eftersom magnetfältet fördubblar sin storlek har vi:
Att ersätta dessa värden i ekvationen för storleken på fem inducerad:
ε = 250. 0,0079 mtvå . 2 T / s = 3,95 V
Eftersom fältet har fördubblats, så har magnetfältflödet, därför skapas en inducerad ström i slingan som motsätter sig ökningen..
Fältet i figuren pekar in på skärmen. Fältet som skapas av den inducerade strömmen måste lämna skärmen och tillämpa regeln för höger tumme, det följer att den inducerade strömmen är moturs.
En fyrkantig lindning består av 40 varv på 5 cm på vardera sidan, som roterar med en frekvens på 50 Hz mitt i ett enhetligt fält med storleken 0,1 T. Inledningsvis är spolen vinkelrät mot fältet. Vad kommer att vara uttrycket för fem inducerad?
Från tidigare avsnitt härleddes detta uttryck:
ε = N.B.A. ω. sen ωt
A = (5 x 10-två m)två = 0,0025 mtvå
N = 40 varv
ω = 2π.f = 2π.50 Hz = 100sid s-1
B = 0,1 T
ε = 40 x 0,1 x 0,0025 x 100π x sin 50.t =sid . sin 100π.t V
Ingen har kommenterat den här artikeln än.