قانون لنز

پس از ارائه قانون القای فارادی‌ توسط فارادی. هاینریش لنز (به انگلیسی: Heinrich Friedrich Emil Lenz)، دانشمند آلمانی-روسی، قانون معروف خود را که به قانون لنز معروف است ارائه داد[1]. او نتیجه مشاهدات خود را اولین بار در ۲۹ نوامبر سال ۱۸۳۳ در آکادمی علمی سنت پترزبورگ اعلام کرد[2].

بر اساس قانون القای فارادی‌، شار مغناطیسی عبوری از یک حلقه رسانا در صورتی که متغیر باشد (تغییر در اندازه یا جهت) باعث القای یک اختلاف پتانسیل الکتریکی در حلقه می‌شود؛ که به وسیلهٔ رابطه زیر قابل بیان است:

${\displaystyle \epsilon =-{\operatorname {d} \phi \over \operatorname {d} t}}$

- ${\displaystyle \epsilon }$ ولتاٰژ القا شده

- ${\displaystyle \phi }$ شار عبوری از حلقه

این اختلاف پتانسیل باعث جاری شدن جریانی در حلقه می‌شود. هر جریان گذرا از یک رسانا باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف رسانا می‌شود که با توجه با رابطه زیر قابل بررسی است:

${\displaystyle H={NI \over l}}$

- ${\displaystyle H}$ شدت میدان مغناطیسی

- ${\displaystyle I}$ جریان عبوری از رسانا

- ${\displaystyle N}$ تعداد دورهای سیم پیچ

- ${\displaystyle l}$ طول یک حلقه سیم پیچ

از طرف دیگر میدان مغناطیسی‌ مولد شار نیرویی بر جریان القا شده در حلقه اعمال می‌کند که برابر با رابطه زیر می‌باشد:

${\displaystyle {\vec {F}}=I({\vec {l}}\times {\vec {B}})}$

- ${\displaystyle {\vec {F}}}$ بردار نیروی اعمال شده

- ${\displaystyle I}$ جریان عبوری از رسانا

- ${\displaystyle {\vec {l}}}$ بردار پاره‌ای از سیم داخل میدان مغناطیسی که جهت آن همان جهت جریان است

- ${\displaystyle {\vec {B}}}$ بردار میدان مغناطیسی

این قوانین فقط محدود به سیم‌پیچ و حلقه نمی‌شوند و قابل گستره به اشکال هندسی دلخواه (به‌طور نمونه مربع) نیز می‌باشند.

دو میدان مغناطیسی نقش مهمی را در معادلات بالا ایفا میکنند. میدان اول، میدانی است القاگر که اختلاف پتانسیلی در دو سر حلقه ایجاد می‌کند و میدان دوم، میدانی است که به دلیل جاری شدن جریان در رسانا به وجود آمده است. این دو میدان همواره در خلاف جهت یکدیگر هستند. این پدیده را قانون لنز میخوانند. با توجه به قانون لنز می‌توان جهت ولتاژ القاشده را تعیین کرد.

- ویدیوی آموزشی قانون لنز به زبان فارسی در «کلاس درس»: https://web.archive.org/web/20120425224616/http://kelasedars.org/?p=474

1. Hagmann, Gert (2006). Grundlagen der Elektrotechnik. Aula-Verlag. ISBN 3-89104-701-X Check |isbn= value: checksum (help).