Правило Ленца – закон, формула
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 362.
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 362.
Изменение магнитного поля, пронизывающего рамку с током, вызывает появление в ней электродвижущей силы (ЭДС), в рамке возникает ток. Направление этого тока определяется специальным правилом Ленца для закона электромагнитной индукции. Рассмотрим это правило.
Действие индукционного тока
В результате электромагнитной индукции изменение магнитного поля через проводящий контур приводит к появлению в нем ЭДС и электрического тока, который называется индукционным. Индукционный ток, как и любой другой ток, должен привести к появлению нового магнитного поля. Эти два поля (внешнее и появившееся) должны взаимодействовать точно так же, как взаимодействуют обычные постоянные магниты. Так ли это ? Происходит ли взаимодействие ?
Опыт Ленца
Для ответа на заданные вопросы проводится следующий опыт.
На концах легко вращающегося коромысла закрепляются два проводящих кольца – одно сплошное, а другое с разрезом.
Теперь, если взять постоянный магнит и внести его в кольцо с разрезом – ничего не произойдет. Однако, если попытаться внести постоянный магнит в сплошное кольцо – коромысло начнет вращаться, уводя кольцо от магнита.
Данное явление можно объяснить только возникновением тока в сплошном кольце. Этот ток, в свою очередь, порождает новое магнитное поле, которое и начинает взаимодействовать с полем постоянного магнита. В кольце с разрезом ток не возникает, и взаимодействующего поля нет.
Правило Ленца
Проводя описанный опыт, русский физик Э.Ленц вывел правило, определяющее направление индуцированного тока в проводящем контуре.
Рис. 2. Э. Ленц.индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.
Применение правила Ленца для определения направления индукционного тока предусматривает следующие шаги.
- Используя формулу магнитного потока $Ф=BScos\alpha$, определяется, как изменяется магнитный поток через контур – увеличивается ли он или уменьшается.
- Определяются направление возникающей индукции. Оно, согласно правилу Ленца, должно быть направлено так, чтобы противодействовать причине его вызывающей. То есть, если магнитный поток возрастает, то возникающая индукция должна быть направлена против внешней индукции, если поток уменьшается – то вдоль.
- По правилу буравчика или правилу охвата правой руки определяется направление индукционного тока.
Правило Ленца обуславливается законом сохранения энергии. Поскольку в контуре возникает ток, он совершает работу (вся она уходит на нагрев кольца), а эта работа может возникнуть только за счет сторонних сил. В опыте Ленца такими силами являются механические силы, вводящие магнит в кольцо, совершающие при этом работу.
Если для опыта Ленца взять сверхпроводящую пластину (при очень низких температурах), не имеющую сопротивления, и расположить магнит снизу, то индуцированная ЭДС создаст ток такой силы, что его магнитное поле не даст пластине приблизиться к магниту, пластина сможет парить в воздухе, над магнитом, не опускаясь вниз.
Что мы узнали?
Индукционный ток, возникающий в контуре при изменении магнитного потока через контур, имеет такое направление, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Это правило называется Правилом Ленца для закона электромагнитной индукции.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 362.
А какая ваша оценка?
Правило Ленца простыми словами: формулировка, формулы, примеры применения
В этой статье мы рассмотрим, что такое правило Ленца и какого его практическое применение. Это правило позволяет быстро определить направление индукционного тока. На самом деле, правило Ленца тесно связано с принципом сохранения энергии — об этом также читайте в этой статье.
Формулировка
Правило Ленца обычно формулируется следующим образом:
Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.
Википедия
Давайте расшифруем это предложение.
Давайте расшифруем это предложение. Давайте начнем с причины. Причиной протекания индукционного тока является изменяющийся поток магнитной индукции B через поверхность, охватываемую контуром, в котором должен протекать электрический ток.
Противодействие причине здесь заключается в том, что когда поток увеличивается, магнитное поле Bind, создаваемое индукционным током, направлено так, чтобы уменьшить поток. И наоборот, когда поток уменьшается, индуцированное магнитное поле направлено так, чтобы усилить поток. В общем, если поле B перпендикулярно плоской поверхности, охватывающей замкнутый проводник, то
Когда ФB уменьшается, то Вind параллельно В.
Когда ФB увеличивается, то Bind антипараллельно B.
В более общем случае необходимо задать условие для углов между этими векторами.
Как только мы установили, как направлен вектор магнитной индукции Bind (внутри контура), мы должны связать индукционный ток с этим вектором и определить его направление.
Пример правила Ленца в действии
Теперь мы покажем правило Ленца в действии; вот конкретный пример.
В магнитном поле, создаваемом прямолинейным проводником с током, имеется круговой контур (кольцо), лежащий в одной плоскости с проводником (рис. 2а.). Ток в прямолинейном проводнике течет вверх. В каком направлении будет течь электрический ток в кольце, если мы прижмем его к проводнику?
Рис. 2а. Круговой контур и проводник с токомТок в прямолинейном проводнике создает вокруг себя магнитное поле. Для определения направления вектора магнитной индукции в кольце мы используем хорошо известный метод правой руки. Мы располагаем большой палец так, как направлен электрический ток, а пальцы покажут нам магнитное поле, «оборачивающееся» вокруг этого электрического тока.
Справа от проводника, где находится кольцо, линии поля идут «внутрь», как показано на рис. 2б.
Сближение кольца вызывает увеличение потока магнитного поля, проникающего через кольцо (увеличивается значение магнитной индукции B). Согласно правилу Ленца, ток в кольце должен протекать таким образом, чтобы вектор магнитного поля Bind, создаваемого этим током, был направлен противоположно вектору, вызывающему явление индукции B. То есть, вектор Bind направлен «в нашу сторону». (рис. 2в).
Рис. 2в.Снова применим правило правой руки. На этот раз мы укажем большим пальцем вектор индукции Bind, а остальные пальцы покажут нам направление индукционного тока. Он будет протекать против часовой стрелки.
Правило Ленца и закон сохранения энергии
То, что «скрывается» под правилом Ленца — это фундаментальный принцип сохранения энергии в физике. Вы узнаете об этом, прочитав данный подраздел.
Посмотрите на следующую экспериментальную установку (см. рисунок 3).
Рис. 3. Правило Ленца — Экспериментальная установка с лестничными качелямиДля эксперимента подвесьте качели проводника в магнитном поле подковообразного магнита. Подковообразный магнит располагается так, чтобы северный полюс находился внизу, а южный — вверху. Вы подключаете проводник к амперметру вне магнитного поля, поэтому во всей цепи нет источника.
В эксперименте мы теперь перемещаем качели проводника в направлении, перпендикулярном силовым линиям магнитного поля, в нашем случае «из подковообразного магнита». Для перемещения качающегося проводника нужна сила F. Когда частицы движутся в магнитном поле, действует сила Лоренца, происходит разделение зарядов, а значит, и возникает индукционный ток. Это можно наблюдать по отклонению стрелки амперметра.
Для определения направления индукционного тока применяется правило левой руки. Большой палец указывает направление, в котором электроны перемещаются под действием силы F, т.
е. «из подковы». Ваш указательный палец указывает направление магнитного поля, от северного к южному полюсу. Наконец, средний палец указывает направление, в котором электроны притягиваются силой Лоренца. На конце проводника, в сторону которого указывает ваш средний палец, образуется избыток электронов и это приводит к изменению направления тока.
Однако, в силу правила Ленца, точно в тот же момент должна действовать противодействующая сила F‘, направленная в противоположную сторону от причины F. Эта противодействующая сила создается индукционным током, который, так сказать, пытается восстановить исходное состояние.
Вы можете еще раз проверить направление силы F‘ с помощью правила левой руки. На этот раз большой палец указывает направление движения электронов. Итак, в проводнике, который перемещается под действием силы F внутри магнита , большой палец направлен в плоскость рисунка, а указательный палец снова направлен от северного полюса к южному.
Затем средний палец указывает направление силы F’. Это направление согласуется с правилом Ленца и действует в направлении, противоположном направлению движения проводника. Чтобы проиллюстрировать это, мы провели эти рассуждения одно за другим. В реальном эксперименте, однако, все это происходит параллельно.
Можно также сравнить правило Ленца с поведением детей (аналог индукционного тока). Когда их родители (аналог причины) говорят им что-то, они сначала хотят сделать прямо противоположное. Если вы будете помнить об этой мнемонике, вы гарантированно не забудете правило Ленца.
Сохранение энергии для индукции также может быть соблюдено только с помощью правила Ленца.
Чтобы проверить это, вы можете провести следующий мысленный эксперимент. Если бы сила из F‘ была направлена в противоположную сторону, то есть равна силе F, раскачивание качелей ускорялось бы все больше и больше. И это без добавления дополнительной энергии извне. Таким образом, можно было бы создать вечный двигатель, что противоречит закону сохранения энергии.
Применение
Правило Ленца необходимо для многих применений в технике. Например, в вихретоковом тормозе. Этот тормоз не изнашивается, поскольку отсутствует трение. Тормозная сила генерируется магнитными полями. Например, такие тормоза есть у поездов и грузовиков. Электродвигатели также работают по этому принципу.
Правило Ленца защитит вас, даже если в вашу машину ударит молния. Клетка Фарадея также основана на этом принципе.
Все металлодетекторы, которые вы знаете по аэропортам или магазинам, работают одинаково. Они генерируют магнитное поле с помощью катушки. Если в магнитном поле находится металлический предмет, в нем индуцируются вихревые токи. Согласно правилу Ленца, эти токи направлены таким образом, что противодействуют причине возникновения тока. Поэтому магнитное поле детектора становится слабее. Это также уменьшает ток в металлодетекторе, эта разница измеряется, что приводит, например, к сигналу тревоги.
Металлодетекторы также используются в некоторых светофорах, только здесь катушка расположена в асфальте под машинами.
Таким образом, светофор, так сказать, замечает, что автомобиль ждет, и по возможности переключает его на зеленый. Как видите, правило Ленца важно для многих областей электротехники, а также в повседневной жизни.
Список использованной литературы
- Мякишев Г. Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010.
- Касьянов В. А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005.
- Сивухин Д. В. § 64. Электромагнитная индукция // Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 265. — 688 с.
Proverbs 12:24 Усердные находят свободу в своем деле; ленивых угнетает работа. Рука прилежного будет править, Но слабая рука будет подвергнута принудительному труду. Усердно работайте и станьте лидером; будь ленивым и стань рабом. Рука прилежного будет править: А ленивый будет под данью. Трудяги станут лидерами, а ленивые будут рабами. Рука прилежного будет господствовать; А ленивый будет поставлен на работу.
Притчи 12:24
Усердные находят свободу в своей работе; ленивых угнетает работа.
Поделиться
Читать всю главу
Рука прилежного правит, Но слабая рука будет подвергнута принудительному труду.
Поделиться
Прочитать главу полностью
Усердно работать и стать лидером; будь ленивым и стань рабом.
Поделиться
Читать всю главу
Рука усердного будет править:
А ленивый будет под данью.
Поделиться
Прочитать главу полностью
Трудяги станут лидерами, а ленивые будут рабами.
Поделиться
Читать главу полностью
Рука прилежного будет править; А ленивый будет поставлен на работу.
Поделиться
Прочитать главу полностью
Прилежные руки правят, но лень заканчивается принудительным трудом.
Поделиться
Читать всю главу
Рука прилежного правит, Но ленивый будет привлечен к принудительным работам.
Поделиться
Прочитать главу полностью
Рука прилежного правит, Но нерадивые и ленивые будут привлечены к принудительным работам.
Поделиться
Прочитать главу полностью
Если хочешь царствовать в жизни,
не сиди сложа руки.
Вместо этого усердно работайте над тем, чтобы делать то, что правильно,
потому что бездельник в конечном итоге будет работать, чтобы добиться успеха у кого-то другого.
Поделиться
Читать всю главу
Рука прилежного правит, в то время как ленивый будет подвергнут принудительному труду.
Поделиться
Прочитать главу полностью
Каждый день вдохновляет и призывает вас искать близости с Богом.
Министерство
Полезные ссылки
- Помогая
- пожертвовать
- Версии Библейки (2926)
- Языки библейских
- Политика конфиденциальности
- Условия
Притчи 12:24 Рука прилежного господствует, а леность кончается принуждением.
New International Version
Трудолюбивые руки правят, а лень заканчивается принудительным трудом.
New Living Translation
Усердно работай и стань лидером; будь ленивым и стань рабом.
English Standard Version
Рука прилежного будет господствовать, а ленивый будет привлечен к принудительному труду.
Берейская стандартная Библия
Рука прилежного правит, а лень заканчивается принудительным трудом.
Библия короля Иакова
Рука прилежного будет господствовать, а ленивый будет под данью.
Новая версия короля Якова
Новая американская стандартная Библия
Рука прилежного будет править, Но ленивая рука будет отправлена на принудительные работы.
NASB 1995
Рука прилежного будет господствовать, а ленивая будет принуждена к труду.
NASB 1977
Рука прилежного будет господствовать, А ленивая рука будет отдана на принудительные работы.
Стандартная Библия Наследия
Рука прилежного будет править, Но ленивая рука будет отправлена на принудительные работы.
Расширенный перевод Библии
Рука прилежного будет править, А нерадивый и ленивый будет привлечен к принудительному труду.
Христианская стандартная Библия
Усердная рука будет править, а лень приведет к принудительному труду.
Христианская стандартная Библия Холмана
Усердная рука будет править, а лень приведет к принудительному труду.
Версия американского стандарта
Рука прилежного будет править; А ленивый будет поставлен на работу.
Библия на арамейском языке на простом английском языке
Рука сильного будет господствовать, и лживые будут под данью.
Брентон Перевод Септуагинты
Рука избранных легко обретет власть; а лживый будет добычей.
Contemporary English Version
Работай усердно, и ты станешь лидером; будь ленив, и ты закончишь рабом.
Библия Дуэ-Реймса
Рука доблестного будет господствовать, а ленивый будет под данью.
English Revised Version
Рука прилежного будет господствовать, а ленивый будет порабощен.
GOD’S WORD® Translation
Трудолюбивые руки берут верх, но ленивые руки выполняют рабский труд.
Перевод хороших новостей
Тяжелая работа даст вам силу; лень сделает вас рабом.
Версия международного стандарта
Усердные возьмут на себя управление, а ленивые будут отправлены на принудительные работы.
JPS Tanakh 1917
Рука прилежного будет править; А ленивый будет под данью.
Стандартная версия Literal
Рука прилежных правил, | И леность становится данником.
Стандартная Библия большинства
Рука прилежного правит, а лень заканчивается принудительным трудом.
Новая Американская Библия
Усердная рука будет править, а лень — к принудительному труду.
NET Bible
Усердный будет править, а ленивый станет рабом.
Новая пересмотренная стандартная версия
Рука прилежного будет править, а ленивый будет привлечен к принудительному труду.
New Heart English Bible
Руки прилежных будут править, но лень заканчивается рабским трудом.