Индуцированные токи и магнитные силы
| English | Русский |
|---|---|
| Lenz's law/ˈlentsɪz lɔː/ | Правилом Ленца |
| eddy currents/ˈedi ˈkʌrənts/ | вихревые токи |
Индуцированный ток всегда противодействует вызвавшей его причине
- Поднесите магнит к катушке, и катушка будет отталкивать его.
- Индуцированный ток течет так, чтобы противодействовать входящему изменению.
- Это упрямое сопротивление называется законом Ленца.
- Это знак минус в законе Фарадея, вытекающий из закона сохранения энергии.
Закон Ленца: противодействие изменению
- Индуцированный ток создает собственное магнитное поле.
- Это поле направлено так, чтобы бороться с изменением потока.
- Вставьте северный полюс, и ближняя сторона катушки станет северным полюсом, чтобы оттолкнуть его.
- Вытяните его, и катушка повернется южным полюсом, чтобы удержать его.
Наблюдайте за противодействием
Вводите магнит внутрь и выводите наружу, чтобы увидеть, как индуцированный ток меняет направление, всегда противодействуя изменению.
Индуцированный ток в катушке течёт так, что его магнитное поле:
Закон Ленца: индуцированное поле всегда противодействует изменению.
Вы подносите северный полюс к катушке. Ближняя грань катушки становится:
Чтобы противодействовать приближению, ближняя грань становится северной и отталкивает.
Почему: бесплатная энергия невозможна
- Представьте, что индуцированный ток помогал магниту вместо сопротивления ему.
- Тогда магнит разгонялся бы сам по себе, создавая еще больше тока — бесплатную энергию.
- Это нарушило бы закон сохранения энергии, поэтому природа этого не допускает.
- Вам нужно совершать работу против сопротивления, чтобы поддерживать изменение потока.
Закон Ленца является прямым следствием закона сохранения:
Если бы ток поддерживал изменение, мы получили бы бесплатную энергию — это запрещено.
Сопротивление ощущается как торможение
- Поскольку оно противодействует движению, индуцированный ток создает сопротивляющую силу.
- Увеличьте скорость движения магнита, и торможение возрастет — вы давите сильнее, и течет больше тока.
- Механическая работа, которую вы совершаете, становится индуцированной электрической энергией.
- Противодействие — это то, что делает индукцию преобразователем энергии.
Наведённый ток создаёт силу, противодействующую движению, его вызвавшему (сопротивление движению).
Это противодействие действует как сопротивление движению; ваша механическая работа превращается в электрическую энергию.
Выберите все верные утверждения о законе Ленца.
Противодействует изменению, вытекает из сохранения энергии, действует как сопротивление движению. Он никогда не помогает изменению.
Повседневное применение эффекта торможения
- Wirbelströмы (вихревые токи), индуцируемые в дисковой тормозе, плавно останавливают поезд без колодок.
- Индукционные плиты нагревают посуду, создавая вихревые токи в её основании.
- Детекторы металлов чувствуют вихревые токи, которые монета индуцирует в их катушках.
- Каждый из них превращает изменяющийся поток в тепло или тормозную силу.
Вихревые наведённые токи, используемые для плавного торможения, называются ____ токами.
Вихревые токи тормозят поезда и нагревают варочные поверхности индукционных плит.
Вы подносите северный полюс магнита к катушке.
- Согласно закону Ленца, ближняя сторона катушки становится северным полюсом, чтобы оттолкнуть его.
- Вам приходится совершать работу против этого отталкивания — эта работа превращается в индуцированную электрическую энергию.
Индуцированный ток всегда противодействует изменению, никогда не помогает ему. Если вы когда-нибудь обнаружите индуцированный ток, усиливающий изменение, значит, направление указано неверно — проверьте по закону Ленца, который гарантирует закон сохранения энергии.
Закон Ленца: индуцированный ток всегда противодействует изменению потока — знак минус в $\varepsilon = -d\Phi_B/dt$. Он следует из закона сохранения энергии (нет бесплатной энергии), поэтому противодействие ощущается как торможение; вихревые токи используют его для торможения и индукционного нагрева.