headline
Error processing SSI file




השראה אלקטרומגנטית


חוק לנץ


לפנינו סליל מוליך בו זורם זרם חשמלי. הזרם החשמלי הזורם בכל טבעת בסליל יוצר סביבה שדה מגנטי. בזכות המבנה הטבעתי, קווי השדה המגנטי שבתוך הסליל מתרכזים ומצטופפים ויוצרים יחד שדה מגנטי משמעותי בחלל הפנימי הכלוא על-ידי הסליל. מחוץ לסליל, בגלל הצורה המעגלית של כל טבעת, המרחק בין קווי השדה המגנטי הולך וגדל. לכן, מחוץ לסליל השדה המגנטי הוא חלש מאוד, מפוזר ואפסי.לפנינו סליל מוליך בו זורם זרם חשמלי. הזרם החשמלי הזורם בכל טבעת בסליל יוצר סביבה שדה מגנטי. בזכות המבנה הטבעתי, קווי השדה המגנטי שבתוך הסליל מתרכזים ומצטופפים ויוצרים יחד שדה מגנטי משמעותי בחלל הפנימי הכלוא על-ידי הסליל. מחוץ לסליל, בגלל הצורה המעגלית של כל טבעת, המרחק בין קווי השדה המגנטי הולך וגדל. לכן, מחוץ לסליל השדה המגנטי הוא חלש מאוד, מפוזר ואפסי.

השדה המגנטי שיוצר סליל


מסביב לסליל נכרוך טבעת מוליכה. כאשר נשנה את עוצמת הזרם החשמלי הזורם בסליל נגלה שזרם חשמלי מושרה זורם בטבעת המוליכה. ברור כי מקורו של הזרם המושרה בטבעת הוא בשינוי בשטף המגנטי העובר דרך המעגל החשמלי המורכב מהטבעת.

טבעת כרוכה סביב סליל


מתוך מציאת השינוי בשטף המגנטי נוכל לחשב בדוגמה זו את הכא"מ המושרה ואת הזרם המושרה בעזרת חוק ההשראה של פרדיי.

מחוץ לסליל אין שדה מגנטי (הוא אפסי) – הטבעת אינה נמצאת בתוך שדה מגנטי. לכן לא ניתן לחשב בדוגמה זו את הכא"מ המושרה ואת הזרם המושרה בעזרת כוח לורנץ. אולם, בעזרת חוק ההשראה של פרדיי כן נוכל לחשב את הכא"מ המושרה.

נאסוף את התרומה לכא"מ המושרה מכל טבעת בסליל ונחשב אותו בעזרת חוק ההשראה של פרדיי,

ε = –n ΔΦB / Δt

שים לב שכאן הצגנו את המשוואה לחישוב הכא"מ עם סימן מינוס מקדים. זוהי צורת ההצגה המקובלת למשוואה זו. סימן המינוס נועד לציין שהכא"מ המושרה נוצר בקוטביות המתאימה להזרמת זרם חשמלי בכיוון המתאים – בכיוון המתנגד לשינוי בשטף המגנטי.

מהו הכיוון המתאים וכיצד הוא נקבע?
לשם כך נציג את חוק לנץ ונראה כיצד ניתן להשתמש בו כדי לקבוע את כיוון הזרם המושרה (ומכאן גם את קוטביות הכא"מ המושרה).

חוק לנץ גורס שהכא"מ המושרה יוצר זרם מושרה הפועל להתנגד לסיבה שיצרה אותו.

הסיבה לייצור הכא"מ המושרה היא שינוי בשטף המגנטי וזה יכול לנבוע מכוח פיזי חיצוני F הפועל להזזה פיזית של מוליך בתוך שדה מגנטי או הימצאותו של מוליך בתוך שדה מגנטי משתנה.

לדוגמה, בשדה מגנטי אנכי הנכנס לדף מזיזים מוליך ימינה. במוליך נוצר כא"מ מושרה וזרם חשמלי מושרה. הזרם החשמלי בעצמו יוצר כוח מגנטי חלש, הרי זה זרם חשמלי בתוך שדה מגנטי. נמצא את כיוון הזרם החשמלי בעזרת כלל יד ימין ("אקדח FBI"). הזרם החשמלי אמור, לפי חוק לנץ, ליצור כוח מגנטי המתנגד לכוח המופעל על המוט כדי להניעו. לכן, הכוח המגנטי שיוצר הזרם החשמלי יהיה בכיוון הפוך לתנועת המוליך – בכיוון שמאלה. לפי כלל יד ימין ולפי כיוון השדה המגנטי וכיוון הכוח נקבל את כיוון הזרם החשמלי.

חוק לנץ – מציאת כיוון זרם חשמלי דוגמה 1


בדוגמה נוספת אחרת, נקרב ונרחיק לסירוגין מגנט מטבעת מוליכה. פעולה זו תשנה לסירוגין את השדה המגנטי בו נמצאת הטבעת, לכן ייווצר בטבעת כא"מ מושרה וזרם חשמלי מושרה. נחשב את כיוון הזרם החשמלי המושרה בטבעת בעזרת חוק לנץ. כשמקרבים את המגנט לטבעת השדה החשמלי בו הטבעת נמצאת גדל, לכן זרימת הזרם החשמלי תיצור סביב הטבעת שדה מגנטי בקוטביות המתנגדת להגדלתו. כלומר, קווי השדה המגנטי שהטבעת מייצרת צריכים להיות, לפי חוק לנץ, בכיוון הפוך לקווי השדה המגנטי של המגנט. לפי כלל יד ימין ("כלל הבורג") וכיוון קווי השדה המגנטי שהזרם החשמלי מייצר נמצא את כיוונו של הזרם החשמלי המושרה.

חוק לנץ – מציאת כיוון זרם חשמלי דוגמה 2


[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - מגנטיות | חשמל ומגנטיות - השראה אלקטרומגנטית : מבוא | כאמ מושרה וזרם מושרה | חוק ההשראה של פרדיי | חוק לנץ | השראה עצמית | משרן חשמלי | האנרגיה האגורה במשרן | סיכום ]