Lenzův zákon
Lenzův zákon je běžný způsob, jak pochopit, že elektromagnetické obvody dodržují třetí Newtonův zákon a zákon zachování energie. Lenzův zákon je pojmenován po Emilu Lenzovi a říká:
Indukovaná elektromotorická síla (emf) vždy vyvolává proud, jehož magnetické pole působí proti změně původního magnetického toku.
Lenzův zákon je zobrazen se záporným znaménkem ve Faradayově indukčním zákoně:
E = - ∂ Φ B ∂ t {\displaystyle {\mathcal {E}}=-{\frac {\partial \Phi _{\mathrm {B} }}{\partial t}}} 
,
což znamená, že indukované napětí (ℰ) a změna magnetického toku (∂ΦB) mají opačná znaménka.
Indukované emf a výsledný indukovaný proud jsou proti směru hodinových ručiček, když B směřuje ven ze strany a plocha obvodu se zmenšuje. Tok procházející tímto obvodem se směrem ven zmenšuje. Nyní indukovaný proud I vytváří vlastní magnetické pole a k výpočtu směru tohoto pole můžeme použít pravidlo pravého úchopu. Výsledkem je, že magnetické pole způsobené indukovaným proudem směřuje v obvodu také ven. Je to, jako by se příroda prostřednictvím tohoto indukovaného pole snažila kompenzovat snížení toku v důsledku přiloženého pole B. Experimentálně se ukazuje, že jde o obecné pravidlo, takže můžeme říci, že
Směr indukovaného napětí je vždy takový, aby byl v protikladu ke změně, která ho vyvolává.
To je Lenzův zákon.
Dalším příkladem aplikace Lenzova zákona je cívka drátu, ke které je náhle připojena baterie. Předpokládejme, že z pohledu pozorovatele začne baterií protékat proud ve směru hodinových ručiček. Tento proud vyvolá magnetické pole, jehož čáry budou protékat cívkou a kroužit zpět mimo ni. Jak tedy proud způsobený baterií narůstá, dochází k proměnlivému magnetickému toku cívkou a to musí mít za následek indukované emf v cívce. Jaký je směr tohoto indukovaného emf? Lenzův zákon nám okamžitě říká, že musí být proti směru hodinových ručiček, aby působil proti narůstajícímu proudu. Podobně, když se proud v obvodu přeruší, snaží se indukovaná emf zabránit tomu, aby proud zanikl, a to vysvětluje jiskření pozorované při pomalém rozepínání spínačů. Indukovaná emf v obvodu, jehož proud se mění, se nazývá zpětná emf, protože vždy odporuje změně proudu. Vzniká změnou vlastního magnetického pole proudu, což je jev označovaný jako vlastní indukčnost.
Kdyby Lenzův zákon neplatil, zvýšení proudu v cívce by mělo za následek vznik emf, které by napomohlo přiložené baterii, čímž by se proud dále zvýšil, vyvolalo by to další emf a další zvýšení proudu, ad infinitum. To by byla nestabilní situace, v níž by nebyl dodržen princip zachování energie.
Tento druh úvah lze rozšířit i na další situace, kdy je systém v rovnováze posunut, a dojít k následujícímu principu.
Když je systém v rovnováze narušen, rovnováha se posune ve směru, který má tendenci účinky narušení zrušit.
Toto zobecnění Lenzova zákona se nazývá Le Chatelierův princip.
Lenzsův zákon-induktor
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to Lenzův zákon?
Odpověď: Lenzův zákon říká, že indukovaná elektromotorická síla (emf) vždy vyvolá proud, jehož magnetické pole je proti změně původního magnetického toku.
Otázka: Jak se Lenzův zákon projevuje ve Faradayově indukčním zákoně?
Odpověď: Ve Faradayově indukčním zákoně je Lenzův zákon znázorněn se záporným znaménkem, což znamená, že indukovaná emf a změna magnetického toku mají opačná znaménka.
Otázka: Jakým směrem teče indukovaný proud, když B' směřuje ven ze stránky a plocha obvodu se zmenšuje?
Odpověď: Indukovaný proud teče proti směru hodinových ručiček, když B' směřuje ven ze stránky a plocha obvodu se zmenšuje.
Otázka: O co se příroda snaží prostřednictvím tohoto indukovaného pole?
Odpověď: Příroda se snaží kompenzovat snížení toku v důsledku přiloženého pole vytvořením magnetického pole směřujícího ven v obvodu v důsledku indukovaného proudu.
Otázka: Co se stane, když je baterie náhle připojena k cívce drátu?
Odpověď: Když je baterie náhle připojena k cívce vodiče, začne z pohledu pozorovatele protékat proud ve směru hodinových ručiček. To vyvolá indukované emf, které bude podle Lenzova zákona působit proti směru hodinových ručiček a bude odporovat jakémukoli zvýšení proudu způsobenému připojením.
Otázka: Jaký vliv má vlastní indukčnost na obvody s měnícím se proudem?
Odpověď: Samoindukčnost způsobuje, že zvýšení proudu v cívce vede k emf, které je proti tomuto zvýšení, a tím zabraňuje nestabilním situacím, kdy by bylo porušeno zachování energie.
Otázka: Jaký princip lze rozšířit z Lenzova zákona?
Odpověď: Lenzův zákon lze rozšířit na Le Chatelierův princip, který říká, že pokud byla rovnováha v systému narušena, rovnováha se posune tak, aby se zrušily všechny účinky způsobené tímto narušením.
