Wet van Lenz

De wet van Lenz is een gebruikelijke manier om te begrijpen hoe elektromagnetische circuits de derde wet van Newton en het behoud van energie gehoorzamen. Lenz's wet is vernoemd naar Emil Lenz, en er staat..:

Een geïnduceerde elektromotorische kracht (emf) geeft altijd aanleiding tot een stroom waarvan het magnetisch veld zich verzet tegen de verandering van de oorspronkelijke magnetische flux.

Lenz's wet is weergegeven met het negatieve teken in Faraday's inductiewet:

E = - ∂ Φ B ∂ t {\mathcal {E}}=- {frac {partieel {Phi __mathrm {B}} {\\\an5} {\displaystyle {\mathcal {E}}=-{\frac {\partial \Phi _{\mathrm {B} }}{\partial t}}},

wat aangeeft dat de geïnduceerde emf (ℰ) en de verandering in de magnetische flux (∂ΦB) tegengestelde signalen hebben.

De geïnduceerde emf en de resulterende geïnduceerde stroom zijn tegen de wijzers van de klok in wanneer B vanaf de pagina naar buiten wordt geleid en het gebied van het circuit afneemt. De flux door deze schakeling neemt af naar buiten toe. Nu produceert de geïnduceerde stroom I zijn eigen magnetisch veld, en kunnen we de rechtergreepregel gebruiken om de richting van dit veld te berekenen. Het resultaat is dat het magnetisch veld door de geïnduceerde stroom ook naar buiten wordt geleid binnen de kring. Het is alsof de natuur, door dit geïnduceerde veld, de afname van de flux als gevolg van het toegepaste veld B probeert te compenseren.
De richting van het geïnduceerde emf is altijd zodanig dat het tegengesteld is aan de verandering die het veroorzaakt.
Dat is de wet van Lenz.

Beschouw als een ander voorbeeld van de toepassing van de wet van Lenz, een draadspoel waarop plotseling een batterij is aangesloten. Stel dat de batterij een stroomstoot met de wijzers van de klok mee op gang brengt, zoals de waarnemer ziet. Deze stroom zal aanleiding geven tot een magnetisch veld waarvan de lijnen de spoel zullen draden en terugcirkelen buiten de spoel. Als de stroom door de batterij wordt opgebouwd, is er dus een wisselende magnetische flux door de spoel en dit moet resulteren in een geïnduceerde emf in de spoel. Wat is de richting van deze geïnduceerde emf? De wet van Lenz zegt ons onmiddellijk dat het tegen de klok in moet zijn, om de opbouw van de stroom tegen te gaan. Op dezelfde manier, wanneer de stroom in een stroomkring wordt verbroken, probeert de geïnduceerde emf te voorkomen dat de stroom uitsterft, en dit verklaart de vonken die worden waargenomen bij het langzaam openen van de schakelaars. De geïnduceerde emf in een stroomkring waarvan de stroom verandert, wordt de achterste emf genoemd, omdat deze zich altijd verzet tegen de verandering van de stroom. Het ontstaat door verandering van het eigen magnetisch veld van de stroom, een effect dat zelfinductie wordt genoemd.

Als de wet van Lenz niet zou kloppen, zou een verhoging van de stroom in een spoel resulteren in een emf die de toegepaste batterij helpt, waardoor de stroom verder toeneemt, waardoor meer emf en een verdere verhoging van de stroom, ad infinitum, wordt veroorzaakt. Dit zou een onstabiele situatie zijn en een situatie waarin het principe van energiebesparing niet wordt nageleefd.
Dit soort redenering kan worden uitgebreid naar andere situaties waarin een systeem in evenwicht wordt verplaatst en het principe is als volgt tot stand gekomen.

Wanneer een systeem in evenwicht wordt verstoord, wordt het evenwicht verplaatst in de richting die de neiging heeft om de effecten van de verstoring ongedaan te maken.
Deze veralgemening van de wet van Lenz wordt het principe van Le Chatelier
genoemd.

Lenzs-law-inductor
Lenzs-law-inductor


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3