Lenz-törvény
A Lenz-törvény egy általános módja annak, hogy megértsük, hogyan engedelmeskednek az elektromágneses áramkörök Newton harmadik törvényének és az energia megőrzésének. A Lenz-törvényt Emil Lenzről nevezték el, és a következőképpen szól:
Az indukált elektromotoros erő (emf) mindig olyan áramot hoz létre, amelynek mágneses tere ellentétes az eredeti mágneses fluxus változásával.
Lenz törvénye a Faraday-féle indukciós törvényben negatív előjellel szerepel:
E = - ∂ Φ B ∂ t {\displaystyle {\mathcal {E}}=-{\frac {\partial \Phi _\mathrm {B} }}{\partiális t}}}} 
,
ami azt jelzi, hogy az indukált emf (ℰ) és a mágneses fluxus változása (∂ΦB) ellentétes előjelű.
Az indukált emf és az ebből eredő indukált áram az óramutató járásával ellentétes irányú, amikor B az oldalról kifelé irányul, és az áramkör területe csökken. Az ezen az áramkörön áthaladó fluxus kifelé haladva csökken. Most az indukált I áram saját mágneses teret hoz létre, és a jobb oldali fogásszabály segítségével kiszámíthatjuk ennek a térnek az irányát. Az eredmény az, hogy az indukált áram okozta mágneses mező is kifelé irányul az áramkörön belül. Mintha a természet az indukált mezőn keresztül próbálná kompenzálni a B mező okozta fluxuscsökkenést. Kísérletileg kiderül, hogy ez általános szabály, így azt mondhatjuk, hogy
Az indukált emf iránya mindig olyan, hogy az azt előidéző változással ellentétes irányt eredményezzen.
Ez a Lenz-törvény.
A Lenz-törvény alkalmazásának másik példájaként tekintsünk egy huzaltekercset, amelyhez hirtelen egy akkumulátort csatlakoztatunk. Tegyük fel, hogy az akkumulátor a megfigyelő szemszögéből nézve az óramutató járásával megegyező irányban áramot indít el. Ez az áram mágneses mezőt hoz létre, amelynek vonalai végigfutnak a tekercsen, és azon kívül keringenek vissza. Így, ahogy az akkumulátor okozta áram felgyorsul, a tekercsen keresztül változó mágneses fluxus alakul ki, és ennek a tekercsben indukált emf-et kell eredményeznie. Milyen irányú ez az indukált emf? A Lenz-törvény azonnal megmondja, hogy az óramutató járásával ellentétes irányúnak kell lennie, hogy ellentétes legyen az áram felhalmozódásával. Hasonlóképpen, amikor az áramkörben az áram megszakad, az indukált emf arra törekszik, hogy az áram ne szűnjön meg, és ez magyarázza a szikrázást, amelyet a kapcsolók lassú kinyitásakor figyelhetünk meg. Az indukált emf-et egy olyan áramkörben, amelynek árama változik, ellen-emf-nek nevezzük, mivel mindig az áram változásával szemben áll. Ez az áram saját mágneses terének változásából, az öninduktivitásként említett hatásból ered.
Ha a Lenz-törvény nem lenne igaz, a tekercsben folyó áram növekedése olyan emf-et eredményezne, amely segíti az alkalmazott akkumulátort, így tovább növelné az áramot, ami még több emf-et és további áramnövekedést idézne elő, a végtelenségig. Ez egy instabil helyzet lenne, amelyben az energia megmaradásának elve nem érvényesülne.
Ez a fajta érvelés kiterjeszthető más olyan helyzetekre is, amelyekben egy egyensúlyban lévő rendszer elmozdul, és az elv a következő.
Ha egy egyensúlyban lévő rendszert megzavarnak, az egyensúly olyan irányba mozdul el, amely a zavar hatását tendenciaszerűen megszünteti. A
Lenz-törvénynek ezt az általánosítását Le Chatelier elvének
nevezik.
Lenzs-törvény-induktor
Kérdések és válaszok
K: Mi a Lenz-törvény?
V: A Lenz-törvény szerint az indukált elektromotoros erő (emf) mindig olyan áramot hoz létre, amelynek mágneses tere ellentétes a kezdeti mágneses fluxus változásával.
K: Hogyan jelenik meg a Lenz-törvény Faraday indukciós törvényében?
V: Faraday indukciós törvényében a Lenz-törvény negatív előjellel szerepel, ami azt jelzi, hogy az indukált emf és a mágneses fluxus változása ellentétes.
K: Milyen irányban folyik az indukált áram, ha B' oldalról kifelé irányul és az áramkör felülete csökken?
A: Az indukált áram az óramutató járásával ellentétes irányban halad, ahogy B' oldalról kifelé halad, és az áramkör területe csökken.
K: Mit akar a természet ezzel az indukált mezővel elérni?
V: A természet úgy próbálja kompenzálni az alkalmazott mező okozta fluxuscsökkenést, hogy az indukált áram által okozott mágneses mezőt kifelé irányuló mágneses mezőt hoz létre az áramkörben.
K: Mi történik, ha egy akkumulátort hirtelen egy vezető tekercshez csatlakoztatunk?
V: Ha egy akkumulátort hirtelen egy huzalos tekercshez csatlakoztatunk, akkor olyan áramot indítunk el, amely a megfigyelő szemszögéből nézve az óramutató járásával megegyező irányba halad. Ez indukált emf-et hoz létre, amely a Lenz-törvény szerint az óramutató járásával ellentétes irányú, és ellenáll a kapcsolás okozta áramnövekedésnek.
K: Milyen hatással van az öninduktivitás az áramkörökre, amelyekben az áramok változnak?
V: Az öninduktivitás hatására a tekercsben az áram növekedése olyan emf-et okoz, amely ellenáll ennek a növekedésnek, így megakadályozza az instabil helyzeteket, ahol az energia megőrzése sérülne.
K:Melyik alapelvet lehet kiterjeszteni a Lenz-törvényből?
V: Lenz törvénye kiterjeszthető Le Chatelier elvére, miszerint amikor egy rendszer egyensúlyát megzavarják, az egyensúly úgy tolódik el, hogy a zavarás hatásai kioltódnak.
