• 楞次定律

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    楞次定律

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    楞次定律指出,變化的磁場在導體中感應電流的方向是這樣的,感應電流產生的磁場與初始磁場的變化相反。 它以物理學家 Emil Lenz 的名字命名,他于 1834 年提出了它。

    它是一個定性定律,指定了感應電流的方向,但沒有說明其大小。 楢次定律預測了電磁學中許多效應的方向,例如變化的電流在電感器或導線環路中感應的電壓方向,或者施加在磁場中移動物體上的渦流的拖曳力。

    楢次定律可以看作類似于經典力學中的牛頓第三定律和化學中的勒夏特列原理。

    定義

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    楞次定律指出:

    由于磁場的變化而在電路中感應的電流被引導以對抗磁通量的變化并施加與運動相反的機械力。

    楢次定律包含在對法拉第感應定律的嚴格處理中(線圈中感應出的電動勢的大小與磁場的變化率成正比),其中用負號表示:

    E = ? d Φ B d t , {\displaystyle {\mathcal {E}}=-{\frac {\mathrm {d} \Phi _{\mathbf {B} }}{\mathrm {d} t}},}

    這表明感應電動勢 E {\displaystyle {\mathcal {E}}} 和磁通量變化率 Φ B {\displaystyle \Phi _{\mathbf {B} }} 相反 跡象。

    這意味著感應場的反電動勢方向與引起感應場的電流變化方向相反。 D.J. 格里菲思總結如下:大自然厭惡變化。

    如果電流 i1 的磁場變化引起另一個電流 i2,則 i2 的方向與 i1 的變化方向相反。 如果這些電流分別在兩個同軸圓形導體?1 和?2 中,并且初始值都為0,則電流i1 和i2 必須反向旋轉。 結果,相反的電流將相互排斥。

    例子

    來自強磁鐵的磁場可以在銅管或鋁管中產生反向旋轉電流。 這是通過將磁鐵從管道中掉落來顯示的。 磁鐵在管內的下降明顯比在管外下降時慢。

    根據法拉第定律,當磁通量的變化產生電壓時,感應電壓的極性使得它產生電流,其磁場與產生它的變化相反。 任何導線環內的感應磁場始終保持環路中的磁通量恒定。 可以使用右手法則確定感應電流的方向,以顯示哪個方向的電流會產生一個磁場,該磁場會與通過環路的磁通量變化方向相反。 在上面的例子中,如果通量增加,則感應場的作用與它相反。 如果它正在減小,則感應場作用于施加場的方向以對抗變化。

    這些電流中電荷的詳細相互作用

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    在電磁學中,當電荷沿著電場線移動時,它們就會做功,無論是儲存勢能(負功)還是增加動能(正功)。

    當對電荷 q1 施加凈正功時,它會獲得速度動量。 因此,q1 上的凈功會產生一個磁場,其強度(以磁通密度為單位(1 特斯拉 = 1 伏秒/平方米))與 q1 的速度增加成正比。 這個磁場可以與相鄰的電荷 q2 相互作用,將這個動量傳遞給它,作為回報,q1 失去動量。

    楞次定律

    電荷 q2 也可以以類似的方式作用于 q1,通過這種方式它返回它從 q1 接收到的一些動量。 動量的這種來回分量有助于產生磁感。 q1 和 q2 越接近,影響越大。 當 q2 在導電介質(例如由銅或鋁制成的厚板)內部時,它更容易響應 q1 施加在其上的力。 q1 的能量不會立即消耗為 q2 的電流產生的熱量,而是還存儲在兩個相反的磁場中。 磁場的能量密度往往隨磁場強度的平方而變化; 然而,在鐵磁體和超導體等磁性非線性材料的情況下,這種關系會被打破。

    動量守恒

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    在這個過程中動量必須守恒,所以如果 q1 被推向一個方向,那么 q2 應該同時被相同的力推向另一個方向。 然而,當引入電磁波傳播的有限速度時,情況變得更加復雜(見延遲勢)。 這意味著在短時間內,兩個電荷的總動量不守恒,這意味著差異應由 mo 解釋。

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    詞條目錄
    1. 楞次定律
    2. 定義
    3. 例子
    4. 這些電流中電荷的詳細相互作用
    5. 動量守恒

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