Как связано правило ленца с законом сохранения энергии

Как связано правило Ленца с законом сохранения энергии?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Какая связь существует между правилом Ленца и законом сохранения энергии?

Правило Ленца и закон сохранения энергии тесно связаны в контексте электромагнитной индукции.

Правило Ленца гласит, что при изменении магнитного поля в проводнике появляется индуцированная ЭДС (электродвижущая сила), которая создает ток, направленный таким образом, чтобы противодействовать изменению магнитного поля, вызвавшего эту ЭДС. Можно сказать, что правило Ленца описывает явление самоиндукции и действует в соответствии с законом сохранения энергии.

Закон сохранения энергии утверждает, что энергия в изолированной системе остается постоянной. В контексте электромагнитной индукции это означает, что энергия, затрачиваемая на изменение магнитного поля, должна быть сохранена в системе в другой форме энергии.

При изменении магнитного поля в проводнике согласно правилу Ленца, индуцируется ЭДС, которая создает ток, противодействующий изменению магнитного поля. Этот ток, в свою очередь, создает магнитное поле, которое противодействует изменению первоначального магнитного поля. Для поддержания этого тока необходимо затратить энергию.

Это происходит за счет работы внешних источников энергии, которые обеспечивают постоянное изменение магнитного поля или изменение электрического тока. Таким образом, энергия, затраченная на создание индуцированной ЭДС и поддержание тока, сохраняется в системе в других формах энергии, например, в виде энергии магнитного поля или тепловой энергии.

Следовательно, закон сохранения энергии требует, чтобы затраченная энергия на создание индуцированной ЭДС и тока была равна энергии, сохраненной в других формах энергии в системе. Это подтверждает связь между правилом Ленца и законом сохранения энергии в контексте электромагнитной индукции.

Какова связь правила Ленца с законом сохранения энергии?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Инфофиз

Закон Фарадея: ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

lr1016

Знак минус в формуле отражает правило Ленца.

В 1833 году Ленц опытным путем доказал утверждение, которое называется правилом Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

При уменьшении магнитного потока Финд>0, т.е. магнитное поле индукционного тока увеличивает убывающий магнитный поток через контур.

Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.

ЭДС индукции зависит от разных причин. Если вдвигать в катушку один раз сильный магнит, а в другой — слабый, то показания прибора в первом случае будут более высокими. Они будут более высокими и в том случае, когда магнит движется быстро. В каждом из проведённых в этой работе опыте направление индукционного тока определяется правилом Ленца. Порядок определения направления индукционного тока показан на рисунке.

На рисунке синим цветом обозначены силовые линии магнитного поля постоянного магнита и линии магнитного поля индукционного тока. Силовые линии магнитного поля всегда направлены от N к S – от северного полюса к южному полюсу магнита.

По правилу Ленца индукционный электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока, направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока. Поэтому в катушке направление силовых линий магнитного поля противоположно силовым линиям постоянного магнита, ведь магнит движется в сторону катушки. Направление тока находим по правилу буравчика: если буравчик (с правой нарезкой) ввинчивать так, чтобы его поступательное движение совпало с направлением линий индукции в катушке, тогда направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением индукционного тока.

Поэтому ток через миллиамперметр течёт слева направо, как показано на рисунке красной стрелкой. В случае, когда магнит отодвигается от катушки, силовые линии магнитного поля индукционного тока будут совпадать по направлению с силовыми линиями постоянного магнита, и ток будет течь справа налево.

Как связано правило ленца с законом сохранения энергии