قانون لنز

قانون لنز (به انگلیسی: Lenz's law)‏ یکی از قوانین مهم در شاخه ‎‎الکترومغناطیس می‌باشد. این قانون به بررسی کنش و واکنش نیروهای القاگر و القاشده می‌پردازد. بر اساس این قانون جهت جریان القا شده همواره بر خلاف جهت نیروی القاگر می‌باشد. این قانون را می‌توان به عنوان نمونه‌ای از قانون سوم نیوتن نیز عنوان کرد.

تاریخچه

پس از ارائه قانون القای فارادی‎‎ توسط فارادی. هاینریش لنز ‏(به انگلیسی: Heinrich Friedrich Emil Lenz)‏، دانشمند آلمانی-روسی، قانون معروف خود را که به قانون لنز معروف است ارائه داد. او نتیجه مشاهدات خود را اولین بار در ۲۹ نوامبر سال ۱۸۳۳ در آکادمی علمی سنت پترزبورگ اعلام کرد.

مقدمه

بر اساس ‎‎قانون القای فارادی‎‎، شار مغناطیسی عبوری از یک حلقه رسانا در صورتی که متغیر باشد (تغییر در اندازه و یا جهت) باعث القای یک ‎‎اختلاف پتانسیل الکتریکی در حلقه می‌شود که بوسیله رابطه زیر قابل بیان است:

$\epsilon=-{\operatorname{d}\phi\over\operatorname{d}t}$

- $\epsilon$ ولتاٰژ القا شده

- $\phi$ شار عبوری از حلقه

این اختلاف پتانسیل باعث جاری شدن جریانی در حلقه میشود. هر جریان گذرا از یک رسانا باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف رسانا می‌شود که با توجه با رابطه زیر قابل بررسی است:

$H = {NI \over l}$

- $H$ میدان مغناطیسی

- $I$ جریان عبوری از رسانا

- $N$ تعداد دورهای سیم پیچ

- $l$ طول یک حلقه سیم پیچ

از طرف دیگر ‎‎میدان مغناطیسی‎‎ مولد شار نیرویی بر جریان القا شده در حلقه اعمال می‌کند که برابر با رابطه زیر می‌باشد:

$\vec{F} = I(\vec{l} \times \vec{B})$

- $\vec{F}$ نیروی اعمال شده

- $I$ جریان عبوری از رسانا

- $\vec{l}$ پاره‌ای از سیم داخل میدان مغناطیسی

- $\vec{B}$ میدان مغناطیسی

باید توجه شود که قوانین گفته شده فقط محدود به سیم‌پیچ و حلقه نمیشوند و قابل گستره به اشکال هندسی دلخواه (به طور نمونه مربع) نیز می‌باشند.

خلاصه

به آسانی میتوان دید که دو میدان مغناطیسی نقش مهمی را در معادلات بالا ایفا میکنند. میدان اول، میدانی است القاگر که اختلاف پتانسیلی در دو سر حلقه ایجاد می‌کند و میدان دوم، میدانی است که به دلیل جاری شدن جریان در رسانا بوجود آمده است. این دو میدان همواره در خلاف جهت یکدیگر هستند. این پدیده را قانون لنز میخوانند. با توجه به قانون لنز میتوان جهت ولتاژ القاشده را تعیین کرد.

منابع بیشتر

- ویدیوی آموزشی قانون لنز به زبان فارسی در «کلاس درس»: http://kelasedars.org/?p=474

کتاب‌شناشی

1. Hagmann, Gert (2006). Grundlagen der Elektrotechnik. Aula-Verlag. ISBN 3-89104-701-X.