Definizione e spiegazione della regola di Lenz

La regola di Lenz consente di determinare la direzione della corrente di induzione nel circuito. Dice: «la direzione della corrente di induzione è sempre tale che la sua azione indebolisce l'effetto della causa che provoca questa corrente di induzione».

Se la traiettoria di una particella carica in movimento cambia in qualche modo a seguito dell'interazione della particella con un campo magnetico, allora questi cambiamenti portano alla comparsa di un nuovo campo magnetico, esattamente opposto al campo magnetico che ha causato questi cambiamenti.

Ad esempio, se prendi un piccolo anello di rame sospeso da un filo e provi a conficcarlo con il polo nord abbastanza forte magnete, una volta che il magnete si avvicina all'anello, l'anello inizierà a respingere il magnete.

Sembra che l'anello cominci a comportarsi come un magnete, rivolto verso lo stesso polo (in questo esempio, il nord) del magnete inserito al suo interno, e quindi cerchi di indebolire il cosiddetto magnete.

E se fermi il magnete nell'anello e inizi a spingere dall'anello, allora l'anello, al contrario, seguirà il magnete, come se si manifestasse come lo stesso magnete, ma ora - di fronte al polo opposto alla trazione - magnete di uscita (spostiamo il polo nord del magnete - il polo sud formato sull'anello è attratto), questa volta cercando di rafforzare il campo magnetico indebolito dall'espansione del magnete.

Se fai lo stesso con un anello aperto, l'anello non risponderà al magnete, sebbene in esso verrà indotto un EMF, ma poiché l'anello non è chiuso, non ci sarà corrente indotta e quindi la sua direzione non ha bisogno essere determinati.

Cosa sta realmente succedendo qui? Spingendo un magnete in un anello completo, aumentiamo il flusso magnetico che penetra nel circuito chiuso, e quindi (da secondo la legge di Faraday dell'induzione elettromagneticaL'EMF generato nell'anello è proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico) L'EMF viene generato nell'anello.

E spingendo il magnete fuori dall'anello, cambiamo anche il flusso magnetico attraverso l'anello, solo che ora non lo aumentiamo, ma lo riduciamo, e l'EMF risultante sarà nuovamente proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico, ma diretto nella direzione opposta. Poiché il circuito è un anello chiuso, l'EMF genera ovviamente una corrente chiusa nell'anello. E la corrente crea un campo magnetico attorno a sé.

La direzione delle linee di induzione del campo magnetico generato nell'anello di corrente può essere determinata dalla regola del succhiello, e saranno orientate precisamente in modo tale da impedire il comportamento delle linee di induzione del magnete introdotto: le linee di una sorgente esterna entra nell'anello, e dall'anello, rispettivamente, le linee di una sorgente esterna escono dall'anello, rispettivamente, nell'anello, vanno.

La regola di Lenz in un trasformatore

Ricordiamo ora come, secondo la regola di Lenz, viene caricato trasformatore di rete… Supponiamo che la corrente aumenti nell'avvolgimento primario del trasformatore, quindi il campo magnetico nel nucleo aumenta. Il flusso magnetico che penetra nell'avvolgimento secondario del trasformatore aumenta.

Poiché l'avvolgimento secondario del trasformatore è chiuso dal carico, l'EMF generato in esso genererà una corrente indotta, che creerà il proprio campo magnetico sull'avvolgimento secondario. La direzione di questo campo magnetico sarà tale da indebolire il campo magnetico dell'avvolgimento primario, ciò significa che la corrente nell'avvolgimento primario aumenterà (poiché un aumento del carico nell'avvolgimento secondario equivale a una diminuzione dell'induttanza del primario del trasformatore, il che significa ridurre l'impedenza del trasformatore di rete). E la rete inizierà a lavorare nell'avvolgimento primario del trasformatore, il cui valore dipenderà dal carico nell'avvolgimento secondario.