レンの法則は、科学者のエミール・レンツにちなんで名付けられました。これは、ニュートンの運動の第 3 法則とエネルギー保存則に基づいています。誘導電流の方向は、この法則によって最も便利に決定できます。
レンツの法則とは?
レンツの法則を説明する方法を知っていますか?レンツの法則の定義:レンツの法則によると、「さまざまな極性の起電力が電流を発生させ、その磁場はループを横切る磁束の変化とは反対の方向になります。これにより、電流がループを流れるとき、ループを通る元の磁束が維持されます。
前述のレンツの法則の定義で述べたように、この法則はニュートンの運動の第 3 法則とエネルギー保存則に基づいています。
レンツの法則
レンツの法則の公式は、ファラデーの法則の公式から導き出すことができます。次のように表されます:
ここで
ε は誘導電圧を表します。起電力とも呼ばれます。
Δφは磁束変化を表し、
N はループ回数を表し、
Δt は時間の変化を表します。
レンツの法則の適用
レンツの法則には多くの応用があります。以下はその一部です:
- カード リーダーはレンツの法則の例です。
- 金属探知機
- A.C.ジェネレーター
- マイク
- 渦電流バランスはレンツの法則の例です。
- 渦電流動力計もレンツの法則の例です。
- 電車のブレーキシステム
レンツの法則の実験
レンツの法則は、誘導される起電力の方向とそれによって生成される電流を決定するために使用できます。この法則に基づいていくつかの実験を行うことができます。
最初の実験
彼の最初の実験で、レンツは、コイルに電流が流れて回路が完成すると、磁力線が生成されると結論付けました。磁束は、コイルを流れる電流の増加に伴い増加します。誘導電流は、磁束の変化に逆らう方向に流れます。
2 回目の実験
レンツは 2 番目の実験で、コイルを運ぶ電流を鉄の棒に巻き付けると誘導電流が発生し、その左端が N 極として動作し、コイルの S に向かって移動すると結論付けました。
3 回目の実験
3 番目の実験で、レンツは、電流を運ぶコイルを磁束に向かって引っ張ると、磁場内のコイルの領域が減少すると結論付けました。レンツの法則では、誘導電流を同じ方向に流すとコイルの動きが反対になると述べています。
ループ内の磁気によって力が加えられ、電流が生成されます。磁流はまた、変化に対抗するために力を加えなければなりません.
その他の重要な物理法則
クラウジウスの声明
「サイクルで動作し、冷たいものから熱い物体または身体への熱の移動以外の効果を生み出さないデバイスを設計することはできません。」これは、温度が下がる方向に熱エネルギーの移動が自発的に起こることを意味します。仕事の入力なしで動作する冷蔵庫は構築できないとします。
この主張は、成績係数が無限に等しい冷蔵庫は存在できないという事実によって実証できます。
ケルビン・プランク声明
この声明は、熱力学の第 2 法則を修正したものです。この法則は、「サイクルで動作し、単一の物体からの熱伝達以外の効果を生み出さないデバイスを製造することはできず、仕事を実行する」と述べています。これは、高温の熱源または貯留層からの熱を同じ量の仕事に変えることのみを目的とするエンジンを構築できないことを示しています。
仕事と熱がエネルギーの 2 つの形式であることは知られている事実です。両方とも相互に変換でき、同じ S.I. 単位、つまりジュールに従います。この場合、仕事を完全に熱に変換できますが、その逆は不可能です。したがって、熱を低次エネルギーと呼び、高次エネルギーとして働くことができます。
ケルビン プランク ステートメントは、プランクとケルビンと呼ばれる 2 人の異なる科学者によって与えられた 2 つの異なるステートメントを組み合わせたものです。したがって、それらはプランクのステートメントとケルビンのステートメントと呼ばれます。
ケルビンの声明によると、周囲の物体の最高冷却温度よりも温度を下げることによって、物質から機械的効果を生み出すことは不可能です.
プランクの声明によると、可逆系のすべてのエントロピーの合計は一定のままです。
Kelvin-Planck ステートメントは、これら 2 つのステートメントを組み合わせることによって導き出されました。
質量保存の法則
この質量は、1789 年にアントワーヌ ローラン ラヴォアジエによって発見されました。質量保存の法則によれば、「閉じた系では、質量は一定時間変化しません」したがって、孤立したシステムでは、質量は生成も除去もできませんが、ある形式から別の形式に変換できます。低熱力学的プロセスの場合、反応物の質量は生成物の質量に等しくなります。
この法則は、質量とエネルギーが単一の保存された実体であるという量子力学と特殊相対性理論の概念に基づいて後で修正されました。
質量保存の法則の式:
連続体力学と流体力学の連続方程式を使用すると、質量保存の法則は次のように表すことができます。
フーリエの法則
物質分子の振動で熱伝導が起こることは知られている事実です。熱エネルギーは、高温の領域から低温の領域へと移動します。この現象はフーリエの法則に従います。熱伝導率の法則としても知られています。
フーリエの法則によると、「温度の負の勾配と時間に対する熱伝達率は、熱エネルギーが流れる勾配に垂直な領域に対応します。フーリエの法則は、熱伝導の法則とも呼ばれます。
オームの法則とニュートンの冷却の法則は、フーリエの法則の電気的類似物です。
ファラデーの電磁誘導の法則
この法則は、電磁気学の概念の基本です。磁場と電気回路との相互作用を理解するのに役立ち、起電力または起電力が発生します。この現象は電磁誘導と呼ばれます。
電磁誘導には 2 つの法則があり、1831 年にマイケル ファラデーという物理学者によって与えられました。これらは、彼の実験に基づく観察の結果でした。彼は、電磁誘導の概念を発見するために 3 つの主な実験を行いました。ファラデーの法則には、変圧器や電磁調理器などの電気機器の動作、流体の速度の記録、エレクトリック ギターやバイオリンの動作など、多くの用途があります。
ファラデーの電磁誘導の第一法則
この法則は、導体が変化する磁場に保持されると、起電力の誘導が発生することを示しています。導体回路が閉じている場合、電流が導体回路に誘導されます。この電流は誘導電流と呼ばれます。
ファラデーの電磁誘導の第 2 法則
この法則は、コイル内の誘導起電力が、それにリンクされた磁束の変化率に等しいことを示しています。
結論
この記事では、レンツの法則とそれに関連するすべての主要な概念を説明するために最善を尽くしました.さらに、物理学における他のいくつかの重要な法則についても正確に説明しました。読み終わったときには、レンツの法則、レンツの法則の公式、レンツの法則の定義などの説明など、これらの概念に基づいたほとんどの質問に答えられるようになっていることを願っています。
よくある質問
Q) レンツの法則はエネルギー保存にどのように基づいていますか?
A) レンツの法則の定義によると、誘導電流の方向は、それを生成する起電力と常に反対です。レンツの法則は、磁束の値と電流の誘導の変化をもたらすこの反対の力に対して仕事を行う必要があると説明しました。この実行される余分な仕事に付けられた名前は、電気エネルギーです。したがって、エネルギー保存の法則に従います。
Q) レンツの法則とファラデーの法則の違いを教えてください。
A) レンツはエネルギー保存則を満たし、電磁誘導を利用しますが、ファラデーの法則は発生する電磁力に対応します。
Q) レンツの法則の主な重要性について言及してください。
A) 誘導電流の方向は、レンツの法則によって非常に便利に決定されます。したがって、この法律は主にこの適用のために重要です。
Q) レンツの法則のマイナス記号は何を示していますか?
A) レンツの法則の式には、誘導される起電力がコイルに関連する磁束の方向とは反対の方向であることを示す負の符号が含まれています。
Q) レンツの法則は主にどこで採用されていますか?
レンツの法則は、レンツの法則がこれらの概念を非常に明確に説明しているため、電磁回路がニュートンの第 3 法則とエネルギー保存の法則に従う方法を説明する際に主に使用されます。
