جهت میدان القایی در قانون لنز

در حالت اوّل فرض كنید كلید مدار ١ باز باشد. با بستن كلید، جریان مدار افزایش یافته و شارمغناطیسی نیز افزایش می‌یابد. بدین ترتیب نیرومحركه‌ای در سیم پیچ ٢ القاء می‌شود. از آنجاكه شارمغناطیسی اصلی به سمت راست در حال افزایش است، طبق قانون لنز میدان القایی طوری به‌وجود می‌آید كه با این تغییر مقابله كند بنابراین جهت میدان القایی به سمت چپ خواهد بود.

بدیهی است پس از مدتی جریان سیم پیچ ١ به حد نهایی خود رسیده و ثابت می‌شود. در این شرایط، میدان و شارمغناطیسی حاصل از آن تغییر نمی‌كند. بنابراین نیرومحركه و جریانی نیز در سیم پیچ ٢ القاء نمی‌گردد.

بدیهی است پس از مدتی جریان سیم پیچ ١ به صفر رسیده و ثابت می‌شود در این شرایط میدان و شارمغناطیسی تغییر نمی‌كند. بنابراین نیرومحركه و جریانی نیز در سیم پیچ ٢ القاء نمی‌گردد.

تمرین:

راهنمایی و حل:

قانون لنز این الزام را دارد كه میدان مغناطیسی القایی باید با تغییر شار مخالفت كند. گاهی این به معنی مخالف بودن جهت میدان القایی با میدان خارجی است. (همانند مثال قبلی) اما این همیشگی نیست همان‌طور كه خواهید دید گاهی برای مخالفت با تغییر میدان خارجی لازم است میدان القایی در جهت میدان خارجی قرار داشته باشد.

موقعیت ١ :

از آن جاكه میدان مغناطیسی در خارج ناحیه مستطیلی صفر است بنابراین هیچ شاری از حلقه عبور نمی‌كند. بنابراین هیچ تغییری در شارمغناطیسی به‌وجود نمی‌آید و در نتیجه هیچ نیرومحركه و جریان القایی‌ای در حلقه تولید نمی‌شود.

موقعیت ٢ :

در هنگامی كه حلقه وارد ناحیه مغناطیسی می‌شود، شارمغناطیسی زیاد می‌شود و در نتیجه نیرومحركه و جریان القایی به‌وجود می‌آید. برای تعیین جهت جریان القایی ما این الزام را داریم كه میدان القایی به سمت بیرون صفحه (مخالف میدان خارجی) باشد زیرا بدین ترتیب میدان القایی با افزایش شار مخالفت خواهد نمود (طبق قانون لنز) برای تولید چنین میدان القایی، بنا به قانون دست راست، جهت جریان القایی در حلقه خلاف جهت عقربه‌های ساعت خواهد بود.

موقعیت ٣:

اگر چه شار از حلقه متحرّك عبور می‌كند، اما به‌واسطه ثابت بودن شارمغناطیسی در ناحیه مستطیلی، هیچ جریان القایی وجود ندارد. برای القاء نیرومحركه این كافی نیست كه شارمغناطیسی وجود داشته باشد بلكه بایستی شار به مرور زمان تغییر كند.

موقعیت ٤:

در هنگامی كه سیم حلقه میدان مغناطیسی را ترك می‌كند، شار كاهش می‌یابد و بایستی طبق قانون لنز و میدان القایی با این تغییر مخالفت كند. از آن جا كه تغییرات باعث كاهش شار شده است، بنابراین میدان القایی بایستی در جهت میدان خارجی، یعنی به سمت داخل صفحه، باشد بدین ترتیب، میدان القایی باعث افزایش میدان مغناطیسی كل (عبوری از سیم حلقه) می‌شود و در نهایت باعث افزایش شار می‌گردد. طبق قانون دست راست، برای به‌وجود آمدن میدان القایی به سمت داخل صفحه، جهت جریان القایی در جهت عقربه‌های ساعت خواهد بود این جهت خلاف حالت ٢ است. با مقایسه حالت ٢ و ٤ می‌توان نتیجه گرفت كه میدان القایی همیشه مخالف میدان خارجی نیست.

موقعیت ٥:

از آن جاكه میدان مغناطیسی صفر است، بنابراین هیچ جریان القایی به‌ وجود نمی‌آید.