- Сформулируйте правило Ленца.
Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем (то есть магнитным полем, которое создаётся этим током) противодействует тому изменению магнитного потока, которым он (этот индукционный ток) вызван. - Приведите пример электромагнитной индукции, на котором, применяя закон электромагнитной индукции, продемонстрируйте, как выполняется правило Ленца.
Пусть у нас есть замкнутый проводящий контур.
Посмотрите на рис. 123.
Рис. 123. Правило Ленца.
Прямоугольником изображён этот проводящий контур; стрелочкой карандашом на нём указано его выбранное направление (например, на этом рисунке, против часовой стрелки).
\vec{B}~- магнитная индукция магнитного поля однородного в области этого контура,
\vec{n}~- нормаль к этому контуру (вектор \vec{n} направлен перпендикулярно плоскости чертежа на нас, так как контур лежит в плоскости чертежа и имеет направление против часовой стрелки),
ε_i~- ЭДС индукции, возникающая в этом контуре. Стрелочка, подписанная буквой I_i, показывает направление движения положительного заряда в этом контуре.
Пусть площадь этого контура равна S, а его электрическое сопротивление равно R. Тогда магнитный поток через этот контур: Ф=B\cdot S, где B=|\vec{B}|. Пусть B с течением времени увеличивается, тогда функция выражающая зависимость этого магнитного потока от времени Ф(t) возрастает, тогда её производная по времени Ф_t' положительная. По закону электромагнитной индукции: ЭДС индукции, возникающая в этом контуре в результате электромагнитной индукции ε_i=-Ф_t' и значит она отрицательная. Значит ЭДС индукции направлена против направления этого контура, так как и изображено на рисунке. По закону Ома для полной цепи, силу возникающего в этом контуре тока можно найти по формуле: I_i=\large \frac{ε_i}{R}, где R~- сопротивление этого контура, а за направление тока выбирается направление этого контура, то есть в данном случае направление против часовой стрелки. Так как R положительное, то I_i отрицательная. То есть индукционный ток, направление которого выбирается против часовой стрелки в этом контуре имеет отрицательную силу тока, значит, он будет иметь положительную силу тока, если выбрать за его направление, направление по часовой стрелке. Таким образом, индукционный ток в рассматриваемом случае оказывается таким, что положительный заряд движется по часовой стрелке. По правилу правой руки, ток (ток, сила тока которого положительна, именно такой ток мы рассматриваем при определении направления магнитной индукции магнитного поля, создаваемого током по правилу правой руки), текущий в контуре по часовой стрелке будет создавать внутри этого контура магнитное поле магнитная индукция, которого направлена перпендикулярно плоскости этого контура от нас, то есть противоположно направлению нарастающей магнитной индукции \vec{B}. Тогда согласно принципу суперпозиции магнитных полей магнитная индукция, которая создаётся индукционным током через этот контур, будет уменьшать по модулю результирующую магнитную индукцию через этот контур и, следовательно, препятствовать нарастанию магнитного потока через этот контур. Что и должно происходить по правилу Ленца.