Правило Ленца
Индукционный
электрический ток в проводнике, возникающий при изменении магнитного потока,
направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует изменению
магнитного потока.
В
1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл то, что теперь называют законом
электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому изменение магнитного
потока внутри проводящего контура возбуждает в этом контуре электрический ток
даже при отсутствии в контуре источника питания. Оставленный Фарадеем открытым
вопрос о направлении индукционного тока вскоре решил российский физик Эмилий
Христианович Ленц.
Представьте
себе замкнутый круговой токопроводящий контур без подключенной батареи или
иного источника питания, в который северным полюсом начинают вводить магнит.
Это приведет к увеличению магнитного потока, проходящего через контур, и,
согласно закону Фарадея, в контуре возникнет индуцированный ток. Этот ток, в
свою очередь, согласно закону Био—Савара будет генерировать магнитное поле,
свойства которого ничем не отличаются от свойств поля обычного магнита с
северным и южным полюсами. Ленцу как раз и удалось выяснить, что индуцированный
ток будет направлен таким образом, что северный полюс генерируемого током
магнитного поля будет ориентирован в сторону северного полюса вдвигаемого
магнита. Поскольку между двумя северными полюсами магнитов действуют силы
взаимного отталкивания, наведенный в контуре индукционный ток потечет именно в
таком направлении, что будет противодействовать введению магнита в контур. И
это лишь частный случай, а в обобщенной формулировке правило Ленца гласит, что
индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать вызвавшей его
первопричине.
Правило
Ленца сегодня пытаются использовать в междугороднем пассажирском транспорте.
Уже построены и испытываются опытные образцы поездов на так называемой
магнитной подушке. Под днищем вагона такого поезда смонтированы мощные магниты,
расположенные в считанных сантиметрах от стального полотна. При движении поезда
магнитный поток, проходящий через контур полотна, постоянно меняется, и в нем
возникают сильные индукционные токи, создающие мощное магнитное поле,
отталкивающее магнитную подвеску поезда (аналогично тому, как возникают силы
отталкивания между контуром и магнитом в вышеописанном опыте). Сила эта
настолько велика, что, набрав некоторую скорость, поезд буквально отрывается от
полотна на 10-15 сантиметров и, фактически, летит по воздуху. Поезда на
магнитной подушке способны развивать скорость свыше 500 км/ч, что делает их
идеальным средством междугороднего сообщения средней дальности.
***
Эмилий
Христианович ЛЕНЦ
Heinrich
Friedrich Emil Lenz, 1804–65
Российский
физик. Родился в Дерпте (ныне Тарту, Эстония), окончил Дерптский (ныне
Тартуский) университет. Еще будучи студентом, участвовал в кругосветной
геологической экспедиции. Преподавал в Петербургском университете, с 1836 года
в качестве профессора. Ленц играл видную роль в российских научных кругах
своего времени. Все основные научные исследования Ленца были направлены на
изучение явлений электропроводности и электромагнетизма.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elementy.ru/