Правило Ленца

У 1833 р. проф. Петербурзького університету Е. X. Ленц встановив загальне правило для визначення напрямку индуктированного струму і електромагнітних сил, що виникають в результаті взаємодії магнітного поля з индуктивним струмом.

Якщо магнітний потік, зв'язаний з провідною замкнутим контуром, змінюється, в контурі виникають явища електричного й механічного характеру, що перешкоджають зміни магнітного потоку.

Правило Ленца відображає прояви електромагнітної інерції в системах контурів з струмами. Цим правилом відповідає знак мінус у формулах, що виражають закон електромагнітної індукції , якщо взяти позитивними напрямки магнітного потоку і індуктивної в контурі е. д.с, що задовольняють правилом правого буравчика .

Припустимо, що позитивний магнітний потік, зв'язаний з контуром, збільшується. Прирівняння потоку dФ і швидкість його зміни dФ/dl позитивні (dФ>0, dФ/dl>0). Індуктірованная в контурі е. р. с, згідно з правилом Ленца, спрямована проти вибраного позитивного напрямку, тобто негативна (е<0) (мал. 10.2, б). Индуктированний в контурі струм I (напрям його збігається з напрямом е. р. с.) створює вторинний магнітний потік Ф_i який, згідно з правилом буравчика, діє проти основного потоку Ф, тобто перешкоджає його збільшення. Одночасно в контурі виникають електромагнітні сили, стягуючі контур (напрям сили визначається правилом лівої руки),.

Тенденція до зменшення поверхні, обмеженою контуром, спрямована в даному випадку на зменшення основного потоку.

При зменшенні основного магнітного потоку (dФ < 0 dф/dt<0) індуктbdyf е. р. с. позитивна (е>0), тобто збігається з обраним позитивним напрямом (мал. 10.2, б). Индуктированний в контурі струм / створює вторинний магнітний потік, співпадаючий по напряму з основним потоком. Вторинний магнітний потік, виникнення якого можна розглядати як реакцію системи контурів з струмами на зміну її магнітного стану, в даному випадку перешкоджає зменшення основного магнітного потоку. Виникаючі при цьому електромагнітні сили прагнуть розширити контур зі струмом, тобто збільшити магнітний потік, зв'язаний з ним.

Фактори, які протидіють зміни магнітного потоку, тим сильніше, чим швидше змінюється потік.

Електромагнітна інерція в системах контурів з струмами подібна механічної інерції в системах рухомих тел: при кожній зміні швидкості виникають сили інерції, що перешкоджають цьому зміни.

Принцип дії трансформатора

Наочним прикладом практичного використання явища взаємоіндукції є робота трансформатора. Трансформатор - статичний електромагнітний апарат для" зміни величини напруги або струму.

Принципова схема трансформатора (мал. 10.11) має магніто-провід 3 з електротехнічної сталі* і дві обмотки на магніто-дроти : первинну 1 з кількістю витків N1 і вторинну 2 з кількістю витків N2 Обмотки виконують з мідного дроту.

Первинної обмоткою трансформатор включається до мережі змінної напруги U1 і в неї виникає струм i1. До вторинній обмотці підключається приймач електричної енергії.

Розглянемо трансформатор з розімкнутого ланцюгом вторинної обмотки, тобто в режимі холостого ходу.

При змінному струмі в первинній обмотці створюється змінний магнітний потік Ф, який замикається на сталевому сердечника і утворює потокозчеплення з обома обмотками. Таким чином, в транaсформаторе обмотки електрично між собою не пов'язані, а пов'язані змінним магнітним потоком.

В обох обмотках наводиться е. р. с:

Відношення є.д.с:

Відношення числа витків обмотки трансформатора називається про -эффициентом трансформації.

Ставлення е. р. с. при холостому ході можна замінити ставленням напруги на затискачах обмоток, враховуючи, що и2 - е2 і їх я* ег ("! >ех на величину падіння напруги в обмотці, яке при холостому ході мало).

Отже,

Звідси видно, що при N2>N1 (u2>u1) трансформатор підвищує, а при N2 < N1 (u2 < u1) - зменшує напругу.

Якщо до вторинній обмотці підключити приймач енергії, то її ланцюга виникне струм i2 і в приймач буде надходити електрична енергія з мережі через трансформатор. При цьому передача енергії з первинної обмотки у вторинну здійснюється за допомогою магнітного поля.