WikiDer > Gesetz von Lenz

Elektromagnetismus
Elektrizität · Magnetismus
Elektrostatik elektrische Ladung · elektrisches Feld elektrisches Potenzial · Coulomb-Gesetz elektrischer Fluss · Gaußsches Gesetz
Magnetostatik Magnetfeld · elektrischer Strom Amperes Gesetz · Lorentzkraft magnetischer Fluss · Dipolmoment
Elektrodynamik Induktion · Maxwells Gesetze Elektromagnetische Welle Faradaysches Gesetz
Elektrowissenschaft Stromspannung · fließen · Widerstand Kondensator · Spule · Impedanz Ohm'sches Gesetz
Wissenschaftler Ampere · Coulomb · Faraday · Gauss Lorentz · Maxwell · Ohm · Tesla Volta · Weber · rsted

Magnetischer Fluss durch eine rechteckige Leiterschleife der Fläche A mit Zwischenwinkel ${Anzeigestil-Heta}$ oder ${displaystyle alpha }$ in der Formel unten.

Das Gesetz von Lenz ist ein PhysikerRecht Über Elektromagnetismus. Das Gesetz besagt, dass eine Änderung magnetischer Fluss durch eine leitfähig Schleife da eine elektrische Spannung und damit a fließen erzeugt ein gegenläufiges Magnetfeld. Eine Leiterschleife wirkt also einem sich ändernden magnetischen Fluss entgegen. Das Lenz-Gesetz ist eine Folge der Faradaysches Induktionsgesetz, wobei der Widerspruch durch das Minuszeichen ausgedrückt wird. Die erzeugte Induktionsspannung ${displaystyle V_{ ext{induction}}}$ ist entgegengesetzt zur Änderung des magnetischen Flusses ${displaystyle {mathit {Phi}}_{B}}$ pünktlich ${displaystyle t}$

${displaystyle V_{ ext{induction}}=-{frac {partial {mathit {Phi}}_{B}}{partial t}}}$

Darin ist der magnetische Fluss

${displaystyle {mathit {Phi}}_{B}=BAcos alpha }$,

so dass es Produkt der magnetischen Feldstärke ${Anzeigestil B}$, die Oberfläche ${Anzeigestil A}$ der Schleife, durch die das Magnetfeld geht, und die Kosinus des Zwischenwinkels ${displaystyle alpha }$. Dies ist der Winkel zwischen dem angelegten Magnetfeld ${Anzeigestil B}$ und der Senklot (die Normale) auf der Oberfläche ${Anzeigestil A}$ der Schleife.

Dieses Gesetz ist eine qualitative Aussage des deutsch-baltischen Physikers Heinrich Lenz von 1834. Das Gesetz beschreibt die describes Elektromagnetische Induktion, und zeigt die Richtung der erzeugten, "induzierten" Spannung und des Stroms an. Der magnetische Fluss ${displaystyle {mathit {Phi}}_{B}}$ kann sich auf verschiedene Weise ändern:

1. die magnetische Feldstärke ${Anzeigestil B}$ Änderungen
2. die Oberfläche ${Anzeigestil A}$ Änderungen, oder
3. der Zwischenwinkel ${displaystyle alpha }$ Änderungen oder eine Kombination.

Geschichte

Die ursprüngliche Formulierung von Lenz lautet:^[1]

Es wird in dem vor dem Nordpol eines Magneten bewegten Leiters durch elektrodynamische Vertheilung ein galvanischer Strom entstehen, der, wenn man sich in der Art in den bewegten Leiter verstzt, dass man das Gesicht zum Nordpol wendet und sich dabei mit dem Leiter right vom Kopf zu den Füßen durchströmt.

Übersetzt

In einem Leiter, der sich vor dem Nordpol eines Magneten bewegt, wird durch die elektrodynamische Verteilung (= elektromagnetische Induktion) ein galvanischer Strom erzeugt, der, wenn sich jemand im bewegten Leiter so bewegt, dass man das Gesicht nach . dreht den Nordpol und bewegt sich dabei mit dem Handler nach rechts, fließt vom Kopf zu den Füßen.

In moderner und etwas weiter gefasster Formulierung lautet das Gesetz:^[2]

In einem geschlossenen Stromkreis wird nur dann Strom induziert, wenn magnetischer Fluss Veränderungen rund um den Kreis. Die Richtung des induzierten Stroms ist so, dass der induzierte Magnetfeld wirkt der Flussänderung entgegen.

Formulierung mit den Maxwellschen Gesetzen

Das Lenzsche Gesetz kann als Folge der vierten Maxwellsches Gesetz, auch Faradaysches Gesetz genannt, das besagt, dass ein sich änderndes Magnetfeld ein elektrisches Feld erzeugt. In dem Vektorformulierung von Heavyside sagt das Maxwellsche Gesetz

${displaystyle abla imes E {frac {partial B}{partial t}}=0}$

Darin steht:

${Anzeigestil abla imes }$	das Vektordrehung
${Anzeigestil E}$	das elektrische Feldstärke
${displaystyle {frac {partial }{partial t}}}$	das Teilzeitableitung und
${Anzeigestil B}$	das magnetische Induktion

Durch die Anwendung Satz von Stokes wird als nächstes kommen integrale Form gefunden, was zu obiger Formel für einen Turn führt:

${displaystyle oint _{partial A}Emathrm {d} s=-iint _{A}{frac {partial B}{partial t}},mathrm {d} A=-{frac {mathrm {d} {mathit {Phi }}_{B}}{mathrm {d} t}}=U_{ext{ind}}}$

mit

${displaystyle mathrm {d}s}$	die infinitesimale Änderung des Ortsvektors ${Anzeigestil s}$ entlang der Kante ${Displaystil teilweise A}$ von der Oberfläche ${Anzeigestil A}$
${Anzeigestil A}$	die Oberfläche, auf der die Integration stattfindet
${displaystyle mathrm {d} A}$	ein unendlich klein Oberflächenelement
${displaystyle {mathit {Phi}}_{B}}$	das magnetischer Fluss und
${displaystyle U_{mathrm {ind} }}$	das elektrische Induktionsspannung,

Name

Das Gesetz ist nach dem benannt baltisch-Deutsche Physiker Heinrich Lenz (1804-1865). Das Anfangs-L seines Namens wird als Symbol der Größe verwendet Induktivität, der Koeffizient von Induktivität.

Anwendungen

• Das Lenzsche Gesetz bildet das Prinzip der Erzeugung von Wechselstrom Spannung im Dynamo's und Lichtmaschinen im Kraftwerke und so weiter.
• Transformator
• Eine direkte Folge des Lenz'schen Gesetzes ist auch, dass Felder zweier benachbarter (oder konzentrischer) Leiter mit entgegengesetztem Strom heben sich gegenseitig auf. Dadurch sind Verbindungen sehr unempfindlich gegenüber Störsignalen von außen, wie z ungeschirmtes Twisted Pair und Koaxialkabel.
• Magnetschwebebahn. Magnete im Schienen) induzieren aufgrund des Lenz'schen Gesetzes Kreisströme im fahrenden Zug. Diese Ströme verursachen ein Magnetfeld, das dem Magnetfeld der Schiene entgegengesetzt ist. Der Zug schwebt aufgrund der Abstoßung der Magnetfelder. Auch Rückfahrsysteme treten auf, bei denen Magnete im Zug Kreisströme im Gleis oder in der Schiene verursachen, mit dem gleichen Schwebeeffekt.

Siehe auch

• Faradaysches Induktionsgesetz
• Induktion (Elektrizität)
• Magnetische Induktion
• Wirbelstrom

Externe Links

• (und) Wirbelströme und das Gesetz von Lenz (Wirbelströme und Lenz'sches Gesetz, Präsentation des National High Magnetic Field Laboratory, USA)
• (und) EduMation Demonstration des Lenz.-Gesetzes
• (und) Wirkung des Lenz'schen Gesetzes auf einen Kippblock aus Aluminium in einem MRT-Gerät auf Youtube. Als die MRT-Scanner ist an, kippt einen Block Aluminium langsamer, da die induzierten Ströme dem abnehmenden magnetischen Fluss durch den Block entgegenwirken. Aluminium ist nicht magnetisierbar, daher kann induzierter Magnetismus – wie bei Eisen – diesen Effekt nicht erklären.