قانون لنز
در سلسله مباحث الکترو مغناطیس شما را با قانون القای فارادی آشنا کردیم...
قانون لنز می گوید:
جهت جریان القایی در مدار در جهتی است كه میدان مغناطیسی حاصل از آن با تغییرات شار مغناطیسی گذرا از مدار مخالفت می كند.
در سال 1834 ، یعنی سه سال بعد از این كه فارادی قانون القای خود را ارائه داد (قانون القای فارادی)، هاینریش فریدریش لنز (Heinrich Friedrich Lenz) قاعده معروف خود را كه به قانون لنز معروف است، برای تعیین جهت جریان القایی در یك حلقه رسانای بسته ارائه داد. این قانون به صورت یك علامت منفی در قانون القای فارادی ظاهر می‌گردد. به این معنی كه در رابطه نیروی محركه القایی یك علامت منفی قرار داده و اعلام كنند كه این علامت بیانگر قانون لنز است.
توضیح قانون لنز:
حلقه رسانایی را در نظر بگیرید كه به یك گالوانومتر حساس وصل است. حال آهنربایی را در دست گرفته و به آرامی به این حلقه، نزدیك كنید. ملاحظه می‌گردد كه با نزدیك شدن آهنربا به حلقه عقربه ی گالوانومتر منحرف شده و وجود جریانی را در مدار نشان می‌دهد. این جریان را جریان القایی می‌گویند. علت چه می تواند باشد؟
هنگامی که آهنربا را به حلقه ی رسانا نزدیک می کنیم، خطوط شار مغناطیسی گذرنده از حلقه رسانا تغییر می کند. در نتیجه، طبق قانون القای فارادی که: اگر شارمغناطیسی گذرا از مدار تغییر كند، نیرو محركه الكتریكی در مدار به وجود می آید پس:
می دانیم: طبق قانون اورستد هنگامی که جریانی از سیم می گذرد میدان مغناطیسی در آن تولید می شود به این میدان، میدان مغناطیسی القایی می گویند. در نتیجه حلقه جریان ، مانند آهنربای میله‌ای ، دارای قطب‌های شمال و جنوب است. به طور مثال اگر قطب N آهنربای میله‌ای در طرف حلقه باشد، جریان القایی در حلقه به گونه‌ای خواهد بود كه در برابر آن یك قطب N ایجاد كند تا مانع نزدیك شدن آهنربا شود. زیرا
حال اگر آهنربا را از حلقه دور كنیم، باز هم گالوانومتر منحرف می‌شود، این بار چه اتقاقی رخ می دهد؟
حال زمانی كه آهنربا را از حلقه دور می‌كنیم، شار مغناطیسی گذرنده از حلقه کاهش می یابد در نتیجه حلقه جهت جریان خود را عوض نموده و با ایجاد قطب S، آهنربا را جذب كرده و مانع از دور كردن آن می‌شود.
این نکته حایز اهمیت را باید در نظر گرفت كه :
می پرسید چگونه؟
اگر جریان القایی به تغییری كه باعث به وجود آمدن آن شده است، كمك كند، قانون بقای انرژی نقض می‌شود، یعنی اگر هنگام نزدیك كردن قطب آهنربا به حلقه در برابر آن قطب مخالف S ایجاد شده و آهنربا را جذب كند، در این صورت آهنربا باید به طرف حلقه شتاب پیدا كند و رفته رفته انرژی جنبشی آن افزایش پیدا كند و در همین هنگام انرژی گرمایی نیز ظاهر می‌شود. یعنی در واقع از هیچ ، انرژی به وجود می‌آید.
بدیهی است كه چنین عملی هرگز نمی‌تواند درست باشد.
در هر یک از حالات زیر جهت جریان القایی را مشخص کنید...
پاسخ:
مرکز یادگیری سایت تبیان
تهیه: فائزه آقاخانی - تنظیم: یگانه داودی
