楞次定律

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楞次定律指出,变化的磁场在导体中感应电流的方向是这样的,感应电流产生的磁场与初始磁场的变化相反。它以物理学家EmilLenz的名字命名,他于1834年提出了它。 它是一个定性定律,指定了感应电流的方向,但没有说明其大小。楢次定律预测了电磁学中许多效应的方向,例如变化的电流在电感器或导线环路中感应的电压方向,或者施加在磁场中移动物体上的涡流的拖曳力。 楢次定律可以看作类似于经典力学中的牛顿第三定律和...

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楞次定律

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楞次定律指出,变化的磁场在导体中感应电流的方向是这样的,感应电流产生的磁场与初始磁场的变化相反。 它以物理学家 Emil Lenz 的名字命名,他于 1834 年提出了它。

它是一个定性定律,指定了感应电流的方向,但没有说明其大小。 楢次定律预测了电磁学中许多效应的方向,例如变化的电流在电感器或导线环路中感应的电压方向,或者施加在磁场中移动物体上的涡流的拖曳力。

楢次定律可以看作类似于经典力学中的牛顿第三定律和化学中的勒夏特列原理

定义

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楞次定律指出:

由于磁场的变化而在电路中感应的电流被引导以对抗磁通量的变化并施加与运动相反的机械力。

楢次定律包含在对法拉第感应定律的严格处理中(线圈中感应出的电动势的大小与磁场的变化率成正比),其中用负号表示:

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

这表明感应电动势 E {\displaystyle {\mathcal {E}}} 和磁通量变化率 Φ B {\displaystyle \Phi _{\mathbf {B} }} 相反 迹象。

这意味着感应场的反电动势方向与引起感应场的电流变化方向相反。 D.J. 格里菲思总结如下:大自然厌恶变化。

如果电流 i1 的磁场变化引起另一个电流 i2,则 i2 的方向与 i1 的变化方向相反。 如果这些电流分别在两个同轴圆形导体ℓ1 和ℓ2 中,并且初始值都为0,则电流i1 和i2 必须反向旋转。 结果,相反的电流将相互排斥。

例子

来自强磁铁的磁场可以在铜管或铝管中产生反向旋转电流。 这是通过将磁铁从管道中掉落来显示的。 磁铁在管内的下降明显比在管外下降时慢。

根据法拉第定律,当磁通量的变化产生电压时,感应电压的极性使得它产生电流,其磁场与产生它的变化相反。 任何导线环内的感应磁场始终保持环路中的磁通量恒定。 可以使用右手法则确定感应电流的方向,以显示哪个方向的电流会产生一个磁场,该磁场会与通过环路的磁通量变化方向相反。 在上面的例子中,如果通量增加,则感应场的作用与它相反。 如果它正在减小,则感应场作用于施加场的方向以对抗变化。

这些电流中电荷的详细相互作用

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在电磁学中,当电荷沿着电场线移动时,它们就会做功,无论是储存势能(负功)还是增加动能(正功)。

当对电荷 q1 施加净正功时,它会获得速度动量。 因此,q1 上的净功会产生一个磁场,其强度(以磁通密度为单位(1 特斯拉 = 1 伏秒/平方米))与 q1 的速度增加成正比。 这个磁场可以与相邻的电荷 q2 相互作用,将这个动量传递给它,作为回报,q1 失去动量。

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电荷 q2 也可以以类似的方式作用于 q1,通过这种方式它返回它从 q1 接收到的一些动量。 动量的这种来回分量有助于产生磁感。 q1 和 q2 越接近,影响越大。 当 q2 在导电介质(例如由铜或铝制成的厚板)内部时,它更容易响应 q1 施加在其上的力。 q1 的能量不会立即消耗为 q2 的电流产生的热量,而是还存储在两个相反的磁场中。 磁场的能量密度往往随磁场强度的平方而变化; 然而,在铁磁体和超导体等磁性非线性材料的情况下,这种关系会被打破。

动量守恒

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在这个过程中动量必须守恒,所以如果 q1 被推向一个方向,那么 q2 应该同时被相同的力推向另一个方向。 然而,当引入电磁波传播的有限速度时,情况变得更加复杂(见延迟势)。 这意味着在短时间内,两个电荷的总动量不守恒,这意味着差异应由 mo 解释。

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词条目录
  1. 楞次定律
  2. 定义
  3. 例子
  4. 这些电流中电荷的详细相互作用
  5. 动量守恒

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