Закон на Ленц

Ето тук изобразих квадратен контур от един проводник. Да кажем, че това е проводник, който е неподвижен, и стои в едно магнитно поле. И начертах няколко вектора, които представляват магнитното поле, и можеш да видиш, че поне на повърхността, която е оградена от контура, магнитното поле изглежда постоянно и хомогенно. Ако просто имаме този сценарий, нищо специално не се случва, но става интересно, ако променя потока, преминаващ през повърхността. И двете от тези картинки тук ми показват същия сценарий, при който сме увеличили потока. Увеличили сме потока в тези точки на повърхността, оградена от проводника, във всяка точка магнитното поле сега е по-силно. Увеличили сме потока. Нека запиша това – потока. Използваме гръцката буква фи, за да обозначим потока. Потокът на магнитното поле. Потокът на магнитното поле се е увеличил. И сега, от закона на Фарадей, знаем, че когато имаш промяна в потока, това ще индуцира ток в контура. И интересният въпрос е: в каква посока ще протече този ток? Имаме два варианта. Токът ще... Нека намеря хубав цвят за този ток. Токът може да премине в посока по часовниковата стрелка или може да отиде обратно на часовниковата стрелка. По кой от двата начина мислиш, че ще протече токът? Нека малко помислим. Знаем, че един ток, течащ пред един проводник, сам по себе си ще индуцира магнитно поле над и отвъд магнитното поле, което вече е там. Нека помислим за вида на магнитното поле, което този оранжев ток ще индуцира. Ако се движи в посока обратна на часовниковата стрелка, помни, използваме правилото на дясната ръка. Използвам дясната си ръка, насочвам палеца си в посоката на тока. Да видим дали мога да направя това. Палецът ми е в посоката на тока, а ръцете ми ще се извият – или, трябва да кажа, че пръстите ми ще се извият в посоката на магнитното поле. Когато направя това с дясната си ръка, дясната ми ръка изглежда подобно на това – палецът е в посоката на тока – виждаме, че тя показва индуцираното магнитно поле, което ще се извие ето така. Или ако покажа това, ако вземем извадка от точки точно на повърхността му, магнитното поле, което ще бъде индуцирано, ще изглежда ето така и ще направя това в някои примерни точки. Забележи, това ще е допълнение към съществуващото магнитно поле. Всъщност това още повече ще увеличи потока. Всъщност в тези точки тези вектори ще се увеличат още повече. Тези вектори – да видим дали мога да начертая това. Тези вектори ще се увеличат още повече. Какво ще направи това? Ако потокът се увеличи още повече, тогава токът ще се увеличи. Токът ще се увеличи още повече, което ще накара този поток да се увеличи още повече, а това кара тока да се увеличи още повече и ще имаш този безкраен цикъл, при който токът продължава да се увеличава, потокът продължава да се увеличава и ще имаш тази енергия, която се появява от нищото, което ще наруши закона за запазването на енергията. Това е доста добър аргумент за това защо няма... Това е доста добър аргумент за това защо не бихме очаквали сценария с посоката обратно на часовниковата стрелка. Не искаме тока, който е бил индуциран, да индуцира магнитно поле, което преминава в същата посока като посоката на увеличението в потока. От дедуктивното разсъждаване знаем, че ще се получи този сценарий и да видим дали можем да разберем какво се случва тук. Отново можем да използваме правилото на дясната ръка. Използваме дясната си ръка, насочваме палеца си в посоката на тока, насочваме палеца си в посоката на тока и ако направим това с дясната си ръка... Сега това ще индуцира магнитно поле, което ще намали потока. Ще произведе магнитно поле. Този ток тук ще произведе магнитно поле, което отива надолу. Токът в тази посока също ще, когато използваш дясната си ръка и я поставиш ето тук, отново, ако се движиш в посока по часовниковата стрелка, когато използваш правилото на дясната ръка, пръстите ти ще се увият ето така. Отново, когато погледнеш повърхността, това ще индуцира магнитно поле, което има тази посока. И индуцираното магнитно поле от индуцирания ток ще отива срещу промяната в потока. И това е логично, понеже няма да навлезем в тази безкрайна верига на положително взаимодействие, при която токът продължава да става по-силен и по-силен, а потокът продължава да се увеличава и увеличава, и увеличава. И тази идея, че ориентацията на тока, който е индуциран, ще създаде магнитно поле, което противодейства на промяната в потока, това е законът на Ленц. Закон на Ленц. И, отново, ако това не беше вярно, щеше да имаш нарушение на закона за запазване на енергията. Като цяло, ако някой каже, че това е промяната в потока и тя се случва в някаква посока, за да определиш накъде ще тече токът, трябва просто да кажеш: "Какъв вид магнитно поле ще произведе всяка посока на тока?" И това магнитно поле трябва да бъде в посока, която е обратна на промяната в потока. Ако потокът се увеличава, магнитното поле, което е индуцирано от индуцирания ток, трябва да накара потока да намалее. Ако потокът намалява, тогава индуцираното магнитно поле от индуцирания ток трябва да накара потока да намалява по-малко, или трябва да е допълнение към потока.