<<
>>

§ 5.2. ПРАВИЛО ЛЕНЦА


Выясним важный вопрос о направлении индукционного тока.
Направление индукционного тока и сохранение энергии
Индукционный ток, возникший в проводнике, немедленно начинает взаимодействовать с породившим его током или магнитом.
Если магнит (или катушку с током) приближать к зам-кнутому проводнику, то появляющийся индукционный ток своим магнитным полем обязательно отталкивает магнит (катушку). Для сближения магнита и катушки нужно совершить работу. При удалении магнита возникает притяжение. Это правило выполняется неукоснительно. Представьте себе, что дело обстояло бы иначе: вы подтолкнули магнит к катушке, и он сам собой устремился бы внутрь нее. При этом нарушился бы закон сохранения энергии. Ведь механическая энергия магнита увеличилась бы и одновременно возникал бы ток, что само по себе требует затраты энергии, ибо ток тоже может со-вершать работу. Природа мудро распорядилась направлением индукционного тока, с тем чтобы запасы энергии не изменялись. Индуцированный в якоре генератора электрический ток, взаимодействуя с магнитным полем статора, тормозит вращение якоря. Только поэтому для вращения якоря нужно совершать работу, тем большую, чем больше сила тока. За счет этой работы и возникает индукционный ток.
Интересно отметить, что если бы магнитное поле нашей планеты было очень большим и сильно неоднородным, то бы- стрые движения проводящих тел на ее поверхности и в атмосфере были бы невозможны из-за интенсивного взаимодействия индуцированного в теле тока с этим полем. Тела двигались бы как в плотной вязкой среде и при этом сильно разогревались бы. Ни самолеты, ни ракеты не могли бы летать. Человек не мог бы быстро двигать ни руками, ни ногами, так как человеческое тело — неплохой проводник.
Если катушка, в которой наводится ток, неподвижна относительно соседней катушки с переменным током, как, например, у трансформатора, то и в этом случае направление индук-ционного тока диктуется законом сохранения энергии. Этот ток всегда направлен так, что созданное им магнитное поле стремится уменьшить изменения тока в первичной обмотке.
Правило Ленца
Отталкивание или притяжение магнита катушкой зависит от направления индукционного тока в ней. Поэтому закон сохранения энергии позволяет сформулировать правило, определяющее направление индукционного тока.
В чем состоит различие двух опытов: приближение магнита к катушке и его удаление? В первом случае магнитный поток (или число линий магнитной индукции, пронизывающих витки катушки) увеличивается (рис. 5.5, а), а во втором случае — уменьшается (рис. 5.5, б). Причем в первом случае линии ин-дукции Б' магнитного поля, созданного возникшим в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, так как катушка отталкивает магнит, а во втором случае, наоборот, входят в этот конец. Эти линии магнитной индукции на рисунке 5.5 изображены штрихом.
Теперь мы подошли к главному: при увеличении магнитного потока через витки катушки индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует нарастанию магнитного потока через витки катушки. Ведь вектор^ индукции В' этого поля направлен против вектора индукции В поля, изменение которого порождает электрический ток. Если же магнитный поток через катушку ослабевает, то индукционный ток создает магнитное поле с индукцией Б', увеличивающее магнитный поток через витки катушки.
В этом состоит сущность общего правила определения направления индукционного тока, которое применимо во всех
в)
а)
Рис. 5.5
случаях. Это правило было установлено русским физиком Э. X. Ленцем (1804—1865).
Согласно правилу Ленца возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое порождает данный ток.
В случае сверхпроводников компенсация изменения внешнего магнитного потока будет полной. Поток магнитной индукции через поверхность, ограниченную сверхпроводящим контуром, вообще не меняется со временем ни при каких условиях. Подробнее об этом пойдет речь в дальнейшем.
Направление индукционного тока определяется законом сохранения энергии. Индукционный ток во всех случаях своим магнитным полем препятствует изменению магнитного потока, вызывающему данный ток.
<< | >>
Источник: Г. Я. Мя кишев, А. 3. Синяков, Б.А.Слободсков. ФИЗИКАЭЛЕКТРОДИНАМИКА 10. 2010

Еще по теме § 5.2. ПРАВИЛО ЛЕНЦА:

  1. Статья 55. Лишение права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью
  2. Статья 72. Правила сложения наказаний и зачет срока предварительного заключения
  3. Статья 141. Нарушение прав пациента
  4. Раздел V ПРЕСТУПЛЕНИЯ ПРОТИВ ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ, ТРУДОВЫХ И ДРУГИХ ЛИЧНЫХ ПРАВ И СВОБОД ЧЕЛОВЕКА И ГРАЖДАНИНА
  5. Статья 157. Воспрепятствование осуществлению избирательного права
  6. Статья 167. Злоупотребление опекунскими правами
  7. Статья 176. Нарушение авторского права и смежных прав
  8. Статья 177. Нарушение прав на объекты промышленной собственности
  9. Статья 183. Нарушение права на получение образования
  10. Статья 184. Нарушение права на бесплатную медицинскую помощь
  11. Статья 214. Нарушение правил сдачи драгоценных металлов и драгоценных камней
  12. Статья 236. Нарушение правил экологической безопасности
  13. Статья 240. Нарушение правил охраны недр
  14. Статья 242. Нарушение правил охраны вод
  15. Электромагнитная индукция
  16. Историческая справка Развитие основных идей по электричеству и магнетизму
  17. § 5.2. ПРАВИЛО ЛЕНЦА
  18. § 5.6. ИНДУКЦИОННЫЕ ТОКИ В МАССИВНЫХ ПРОВОДНИКАХ
  19. § 5.7. САМОИНДУКЦИЯ. ИНДУКТИВНОСТЬ
  20. § 5.9. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ