什么是楞次定律:公式、意义及其应用

一种有效的发电方法被称为电磁感应.从发电到配电,它无处不在。这是一个通过改变磁通量或磁场在导体上产生电压或电动势的过程。这个电磁感应理论是基于法拉第定律&楞次定律1830年由迈克尔·法拉第发现。


电磁感应产生可以通过两种方法实现,其中在第一种方法中,电导体位于移动磁场中,在第二种方法中,电导体在固定磁场中稳定移动。因此,本文通过实例对楞次定律进行了概述。

什么是楞次定律?

伦茨定律这个名字取自物理学家埃米尔·伦茨,他在1834年发明了这个定律。楞次定律表明;在导体中感应到的电流方向通过变化的磁场,然后感应到的电流形成的磁场会抵抗早期变化的磁场。

一旦感应电流通过磁场,感应电流产生的磁场就会形成磁场。所以这个磁场会受到形成它的磁场的限制。

楞次定律
楞次定律

楞次定律主要依赖于法拉第电磁感应定律,因为法拉第定律指出,变化的磁场会在电导体内产生电流,楞次定律则指出,感应电流的方向限制了产生电流的早期变化磁场。因此,在法拉第定律公式中用负号表示。

ϵ=−dΦB / dt

磁场可以通过改变磁场强度或移动磁铁在线圈方向或远离线圈等方式进行调节。因此,我们可以说,在电路中感应到的电磁场的大小与磁通的变化率成正比。

PCBWay

εΦ∝d / dt

楞次定律公式

根据法拉第定律,当一个电动势通过磁通量的变化被称为楞次定律。在这里,感应电流可以通过感应电动势的极性产生,其中磁场限制了一次变化的磁场。在法拉第电磁感应定律中,负号主要表示感应电动势或ε,磁通量内的变化或δΦB有负号。这里,楞次定律公式如下:

楞次定律公式Emf = -N (ΔΦ/ Δt)


地点:

电动势=感应电压或电动势。

' N ' =循环的数量。

' Δϕ ' =磁通量内的变化。

Δt =及时改变。

楞次定律与能量守恒

感应电流的方向通过楞次定律必须产生一个磁场,以服从能量守恒,而能量守恒限制产生它的磁场。这个定律是能量守恒定律的结果。

一旦感应电流形成的磁场方向与产生电流的磁场方向相同,之后这些磁场会合并成一个更大的磁场。

这个磁场将在导体中再诱导出一股电流,其大小是感应电流的两倍。因此,我们可以得出结论,如果楞次定律没有说明感生电流应该形成一个磁场来限制所产生的磁场,那么我们将结束一个不间断的正反馈回路,以打破能量保护。

这个定律通常遵循牛顿第三运动定律。牛顿第三运动定律指出,对于每一个作用力,总是存在一个等效的反向作用力。如果感应电流形成的磁场与产生它的磁场方向相反,那么只有它能抵抗该区域内磁场的变化。

实验

楞次定律实验主要是为了发现感应电动势的方向和电流,我们寻找楞次定律。对于这一定律,通过他的理论证明了以下三个实验。

楞次定律实验
楞次定律实验

1实验

在这个实验中,Emil Lenz说,当电流在线圈中流动时,电路就会产生磁力线。当线圈内的电流增加时,磁通量就会增加。因此,磁通量一旦增强,感应电流的流向就会受到限制。

第二次实验

在第二个实验中,Lenz宣称,一旦携带电流的线圈在铁棒上被击伤,使用他的左端作为一个n极,并转向' S '线圈,就会产生感应电流。

第三个实验

在第三个实验中,楞兹指出,一旦线圈被拖向磁通量的方向,那么通过它相关联的线圈就会减少。因此,根据楞次定律,一旦感应电流提供在一个相似的方向内,线圈的运动就受到限制。

为了产生感应电流,磁场在线圈上施加一种力,然后,一种力通过电流供应作用在磁场上来限制它。

楞次定律的问题与解答

1).一个圆形线圈,包括350圈和7.5厘米半径水平放置在一个桌子上。一个向上开放的一致磁场定位逐渐开启,磁场强度可表示为时间函数:B(t) = 0.02(t /s2) ×t2。所以,线圈内的完整电动势像一个时间的函数,电流以什么方式供应?

电动势= (-N) x (22/7 x r^2) x (d/dt B)

= -350 x 22/7 x (0.075 m)^2 x 2 x 0.020 T x T

= - 25t * (Tm^2/ s^2)

= -25 t V/s

在顺时针方向它供应。

2).如果导线内电流从B向a方向流动,则求出所保留的金属环导线内感应电流方向如下图所示。

导线中电流的流动
导线中电流的流动

根据楞次定律,感应电流的方向将限制其产生的原因。因此,回路中的电流将诱导支持导线中的电流流动,这意味着在一个相似的方向上。因此,回路内的电流方向将是顺时针方向。

3).在一个环形回路中,电阻' R '和区域' a '通过角速度' ω '绕轴绕其直径如下图所示。线圈的平面主要垂直于一个稳定的磁场“B”。请找出线圈内感应电流。

均匀磁场
均匀磁场

整个回路的直接磁通量是

ΦB = BA cos θ

这里θ = ωt,因此ΦB = BA cos ωt

根据法拉第定律,

柱一= - dΦB/dt = -柱一= - d/dt [BA cosωt]

柱一= [BAω sinωt]

感应电流可以表示为

I = E/R = (BAω/R) sinωt

在这里,电流和感应电动势都呈正弦变化。因此,电动势幅值为BAω,电流为BAω/R。

优势

仑兹定律的意义包括以下。

  • 楞次定律告诉我们关于磁场如何变化将与导体回路相互作用的两件主要事情。
  • 这个定律依赖于能量守恒,而不是动量守恒
  • 这条定律可以用来规定磁场是如何通过携带交流电或直流电的导体产生的。
  • 这个定律说明感应电流的方向与感应磁场内的变化率的关系。
  • 在电磁学中,这个定律是一个非常重要的概念

楞次定律的局限性

仑兹定律的局限性包括以下。

一旦一个磁体沿着线圈的方向移动,那么外部磁场就会在线圈内部产生电流,使其内部磁场的大小与线圈相同,但方向相反,因此与改变相反。

一旦磁体通过线圈或线圈的其他表面,那么电流的流动将改变方向&由于外部磁场,内部磁场将在一个相似的方向增强,所以再次反对改变。

楞次定律在哪里使用/应用?

楞次定律的应用包括:

  • 这一定律对理解电感器中存储的磁能概念非常有帮助
  • 每当一个电动势源连接到一个感应器,电流开始流过它,反电动势将限制整个感应器的电流增加。为了创建电流流,外部电动势源必须做一些工作来克服这个阻力。因此,这项工作可以通过电感内的存储电动势来完成&一旦外部电动势源从电路中分离出来,它可以得到改进。
  • 楞次定律规定感应电动势和通量内的变化有相反的符号,这给了一个在法拉第电磁感应定律的符号替代的物理理解。
  • 这条法律适用于发电机。一旦电流在发电机内感应,感应电流的方向将会相反&使发电机旋转。因此,发电机需要更多的机械能提供反电动势,而使用电动马达
  • 用于感应炉灶面和电磁制动。
  • 它被用于交流发电机与发电机
  • 中使用的金属探测器
  • 涡流测功
  • 用于火车的制动系统
  • 麦克风
  • 读卡器

仑兹定律是能量守恒的结果?

楞次定律主要依赖于能量守恒的概念。我们知道,在楞次定律中,诱导的电流往往倾向于限制产生它的源。因此,为了对抗外力做功,我们需要付出额外的努力。所以这些额外的工作直接导致磁通量的周期性变化,从而产生巨大的电流。因此,额外的功简单地转化为电能,这就是能量守恒定律。

什么是Lenz law Igcse?

Igcse委员会代表“国际普通教育证书”,这个法律从这个委员会声明,诱导的电流总是以这样的方式提供,以反对运动或电荷产生它。

3).如果伦茨定律反过来会发生什么?

如果楞次定律恰好相反,那么感应电流产生的磁通方向与最初的变化方向相似。所以通量内的高变化可以产生更大的电流,随后通量内的变化更大。即使在创造性刺激结束后,为了发电,电流仍将继续无限上升。

楞次定律最重要的是什么?

该定律主要用于确定感应电流的方向

楞次定律中的负号表示什么?

在楞次定律中,负号主要表示线圈内感应的电动势与磁通量反向。在这里,通量是通过线圈连接的。

因此,这是关于仑兹定律的概述由弗里德里希·埃米尔·伦茨发现。这个定律主要依赖于能量守恒原理和牛顿第三定律。因此,确定感应电流方向是最合适的方法。他还发现磁场的强度与磁感应的功率成正比。这里有个问题,什么是法拉第电磁感应定律?

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