Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электромагниттік өзгеріске қарсылық
Electromagnetic opposition to change
Ленц заңына сәйкес, өзгеріп жатқан магнит өрісінде өткізгіште туындаған электр тогының бағыты сондай болады, осы туындаған токпен құрылған магнит өрісі бастапқы магнит өрісінің өзгеруіне қарсы тұрады. Ол 1834 жылы бұл заңды тұжырымдаған физик Генрих Ленцтің есімімен аталған. Бұл сапалық заң, ол туындаған ток бағытын анықтайды, бірақ оның шамасы туралы ештеңе айтпайды. Ленц заңы электромагнетизмдегі көптеген құбылыстардың бағытын болжайды, мысалы, өзгеріп жатқан токпен индукторда немесе сым орамында туындаған кернеудің бағыты, немесе магнит өрісінде қозғалатын денелерге айналмалы токтардың тудыратын сүйреу күші. Ленц заңы классикалық механикадағы Ньютонның үшінші заңымен және химиядағы Ле Шателье принципімен салыстыруға болады.
Lenz's law states that the direction of the electric current induced in a conductor by a changing magnetic field is such that the magnetic field created by the induced current opposes changes in the initial magnetic field. It is named after physicist Heinrich Lenz, who formulated it in 1834. It is a qualitative law that specifies the direction of induced current, but states nothing about its magnitude. Lenz's law predicts the direction of many effects in electromagnetism, such as the direction of voltage induced in an inductor or wire loop by a changing current, or the drag force of eddy currents exerted on moving objects in a magnetic field. Lenz's law may be seen as analogous to Newton's third law in classical mechanics and Le Chatelier's principle in chemistry.
Мысал
Қуатты магниттерден шыққан магниттік өрістер мыс немесе алюминий құбырында қарсы бағытта айналатын токтар тудыруы мүмкін. Бұл, магнитті құбырдың ішінен түсіру арқылы көрсетіледі. Магниттің құбыр ішіндегі құлауы, құбырдан тысқары түсірген кездегіден байқаулы түрде баяу болады. Магниттік ағынның өзгеруінен Фардей заңына сәйкес кернеу туғанда, индукцияланған кернеудің полярлығы осы өзгеріске қарсы келетін магниттік өріс тудыратын токқа сәйкес болады. Кез келген сымдағы индукцияланған магниттік өріс әрқашан осы сымдағы магниттік ағынды тұрақты ұстауға тырысады. Индукцияланған ток бағытын анықтау үшін оң қол ережесін қолдануға болады, бұл ток ағынының қай бағыты цикл арқылы өтетін ағынның өзгеру бағытына қарсы келетін магниттік өріс тудыратынын көрсетеді. Жоғарыда келтірілген мысалдарда, егер ағын артып жатса, индукцияланған өріс оған қарсы әрекет етеді. Егер ағын азайып жатса, индукцияланған өріс қолданылған өріс бағытында өзгеріске қарсы әрекет етеді.
Magnetic fields from strong magnets can create counter rotating currents in a copper or aluminium pipe. This is shown by dropping the magnet through the pipe. The descent of the magnet inside the pipe is observably slower than when dropped outside the pipe. When a voltage is generated by a change in magnetic flux according to Faraday's law, the polarity of the induced voltage is such that it produces a current whose magnetic field opposes the change which produces it. The induced magnetic field inside any loop of wire always acts to keep the magnetic flux in the loop constant. The direction of an induced current can be determined using the right hand rule to show which direction of current flow would create a magnetic field that would oppose the direction of changing flux through the loop. In the examples above, if the flux is increasing, the induced field acts in opposition to it. If it is decreasing, the induced field acts in the direction of the applied field to oppose the change.
Осы токтардағы зарядтардың егжей-тегжейлі өзара әрекеттесуі
Электромагнетизмде зарядтар электр өрісінің сызықтарымен қозғалғанда, олармен жұмыс атқарылады, бұл потенциалдық энергияны сақтау (теріс жұмыс) немесе кинетикалық энергияны арттыру (оң жұмыс) болуы мүмкін. Q1 зарядына таза оң жұмыс қолданғанда, ол жылдамдық пен импульс жинақтайды. Осылайша, Q1 зарядына атқарылған жұмыс магнит өрісін тудырады, оның күші (магниттік ағын тығыздығы бірліктерімен өлшенеді, 1 тесла = 1 вольт-секунд шаршы метрге) Q1 зарядының жылдамдық өсуіне пропорционалды. Бұл магнит өрісі көршілес Q2 зарядымен өзара әрекеттесіп, оған импульс береді, ал Q1 импульсын жоғалтады. Q2 заряды да Q1 зарядына ұқсас әрекет ете алады, осылайша Q1-ден алған импульстің бір бөлігін қайтарады. Импульстің осы алға-артқа қозғалыс компоненті магниттік индукцияға әсер етеді. Q1 және Q2 заряттары неғұрлым жақын болса, әсері соғұрлым күшті болады. Егер Q2 заряды мыс немесе алюминийден жасалған қалың тақта сияқты өткізгіш ортада болса, ол Q1 зарядының күшіне тез жауап береді. Q1 зарядының энергиясы Q2 зарядының тогынан пайда болатын жылуға бірден жұмсалмайды, сонымен қатар екі қарама-қарсы магнит өрісінде сақталады. Магниттік өрістердің энергия тығыздығы магнит өрісінің қарқындылығының квадратына пропорционалды болып келеді; алайда, ферромагниттер және суперөткізгіштер сияқты магниттік сызықтық емес материалдар үшін бұл қатынас бұзылады.
In electromagnetism, when charges move along electric field lines work is done on them, whether it involves storing potential energy (negative work) or increasing kinetic energy (positive work). When net positive work is applied to a charge q1, it gains speed and momentum. The net work on q1 thereby generates a magnetic field whose strength (in units of magnetic flux density (1 tesla = 1 volt second per square meter)) is proportional to the speed increase of q1. This magnetic field can interact with a neighboring charge q2, passing on this momentum to it, and in return, q1 loses momentum. The charge q2 can also act on q1 in a similar manner, by which it returns some of the momentum that it received from q1. This back and forth component of momentum contributes to magnetic inductance. The closer that q1 and q2 are, the greater the effect. When q2 is inside a conductive medium such as a thick slab made of copper or aluminum, it more readily responds to the force applied to it by q1. The energy of q1 is not instantly consumed as heat generated by the current of q2 but is also stored in two opposing magnetic fields. The energy density of magnetic fields tends to vary with the square of the magnetic field's intensity; however, in the case of magnetically non linear materials such as ferromagnets and superconductors, this relationship breaks down.
Импульстің сақталуы
Бұл процесте импульс сақталуы тиіс, сондықтан егер q1 бір бағытта итерілсе, онда q2 сол күшпен бір уақытта қарсы бағытта итерілуі керек. Дегенмен, жағдай электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы шектеулі екенін ескерген кезде күрделенеді (кешіктірілген потенциалға қараңыз). Бұл қысқа мерзім ішінде екі зарядтың жалпы импульсі сақталмайды дегенді білдіреді, ал бұл айырмашылықты Ричард П. Фейнман айтқандай, өрістердегі импульспен есептеу керек. XIX ғасырдағы белгілі электродинамик Джеймс Клерк Максвелл оны «электромагниттік импульс» деп атады. Алайда, Lenz заңы қарама-қарсы зарядтарға қолданылғанда, өрістерді осылай қарастыру қажет болуы мүмкін. Көбінесе, қарастырылып отырған зарядтардың бірдей таңбасы бар деп есептеледі. Егер олар әртүрлі болса, мысалы, протон мен электрон болса, өзара әрекеттесу өзгеше болады. Магниттік өріс тудыратын электрон, протонды электронмен бір бағытта үдетуге себеп болатын ЭҚК тудырады. Бірінші қарапайым қарағанда, бұл импульс сақталу заңының бұзылуы сияқты көрінеді, бірақ электромагниттік өрістердің импульсін ескергенде, мұндай өзара әрекеттесу импульсті сақтайтыны байқалады.
Momentum must be conserved in the process, so if q1 is pushed in one direction, then q2 ought to be pushed in the other direction by the same force at the same time. However, the situation becomes more complicated when the finite speed of electromagnetic wave propagation is introduced (see retarded potential). This means that for a brief period the total momentum of the two charges is not conserved, implying that the difference should be accounted for by momentum in the fields, as asserted by Richard P. Feynman. Famous 19th century electrodynamicist James Clerk Maxwell called this the "electromagnetic momentum". Yet, such a treatment of fields may be necessary when Lenz's law is applied to opposite charges. It is normally assumed that the charges in question have the same sign. If they do not, such as a proton and an electron, the interaction is different. An electron generating a magnetic field would generate an EMF that causes a proton to accelerate in the same direction as the electron. At first, this might seem to violate the law of conservation of momentum, but such an interaction is seen to conserve momentum if the momentum of electromagnetic fields is taken into account.