Определение и обяснение на правилото на Ленц

Правилото на Ленц ви позволява да определите посоката на индукционния ток във веригата. Той казва: «посоката на индукционния ток винаги е такава, че неговото действие отслабва ефекта на причината, предизвикваща този индукционен ток.»

Ако траекторията на движеща се заредена частица се промени по някакъв начин в резултат на взаимодействието на частицата с магнитно поле, тогава тези промени водят до появата на ново магнитно поле, точно срещу магнитното поле, което е причинило тези промени.

Например, ако вземете малък меден пръстен, окачен на конец, и се опитате да вкарате в него със северния полюс достатъчно силен магнит, след като магнитът се приближи до пръстена, пръстенът ще започне да се отблъсква от магнита.

Изглежда, че пръстенът започва да се държи като магнит, обърнат със същото име (в този пример северния) полюс към магнита, вмъкнат в него, и по този начин се опитва да отслаби така наречения магнит.

И ако спрете магнита в пръстена и започнете да изтласквате от пръстена, тогава пръстенът, напротив, ще последва магнита, сякаш се проявява като същия магнит, но сега — с лице към противоположния полюс към дърпането -изходен магнит (преместваме северния полюс на магнита — южният полюс, възникнал върху пръстена, се привлича), като този път се опитваме да засилим отслабеното поради разширяването на магнита магнитно поле.

Ако направите същото с отворен пръстен, тогава пръстенът няма да реагира на магнита, въпреки че ЕМП ще бъде индуцирана в него, но тъй като пръстенът не е затворен, няма да има индукционен ток и следователно няма трябва да се определи посоката му.

Какво всъщност става тук? Като натискаме магнит в цял пръстен, увеличаваме магнитния поток, проникващ в затворения контур, и следователно (от според закона на електромагнитната индукция на ФарадейЕМП, генерирано в пръстена, е пропорционално на скоростта на промяна на магнитния поток) ЕМП се генерира в пръстена.

И като избутаме магнита от пръстена, ние също променяме магнитния поток през пръстена, само че сега не го увеличаваме, а намаляваме и получената ЕМП отново ще бъде пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток, но насочени в обратна посока. Тъй като веригата е затворен пръстен, ЕМП, разбира се, генерира затворен ток в пръстена. А токът създава магнитно поле около себе си.

Посоката на индукционните линии на магнитното поле, генерирано в токовия пръстен, може да се определи по правилото на gimlet и те ще бъдат насочени точно по такъв начин, че да предотвратят поведението на индукционните линии на въведения магнит: линиите на външен източник влизат в пръстена, а от пръстена съответно напускат линиите на външен източник напускат пръстена, съответно в пръстена — отиват.

Правилото на Ленц в трансформатор

Сега нека си припомним как, в съответствие с правилото на Ленц, се зарежда мрежов трансформатор… Да предположим, че токът се увеличава в първичната намотка на трансформатора, следователно, магнитното поле в сърцевината се увеличава. Магнитният поток, проникващ във вторичната намотка на трансформатора, се увеличава.

Тъй като вторичната намотка на трансформатора е затворена чрез товара, генерираната в нея ЕМП ще генерира индукционен ток, който ще създаде свое собствено магнитно поле на вторичната намотка. Посоката на това магнитно поле ще бъде такава, че да отслаби магнитното поле на първичната намотка.Това означава, че токът в първичната намотка ще се увеличи (тъй като увеличаването на натоварването във вторичната намотка е еквивалентно на намаляване на индуктивността на първичната намотка на трансформатора, което означава намаляване на импеданса на трансформатора за мрежа). И мрежата ще започне да извършва работа в първичната намотка на трансформатора, чиято стойност ще зависи от натоварването във вторичната намотка.