§ 32. Правіла Ленца. Закон электрамагнітнай індукцыі
Пасля адкрыцця з’явы электрамагнітнай індукцыі Фарадэй практычна за паўтара месяца выявіў усе яе істотныя заканамернасці. Ён зразумеў сутнасць з’явы, якая адыграла такую важную ролю для чалавецтва: ва ўсіх эксперыментах, праведзеных ім, індукцыйны ток у праводным контуры ўзнікаў у выніку змены магнітнага патоку праз паверхню, абмежаваную гэтым контурам. Фарадэй не толькі адкрыў з’яву электрамагнітнай індукцыі, але і першы прадэманстраваў, што «можна стварыць пастаянны ток электрычнасці пры дапамозе звычайных магнітаў», сканструяваўшы прыладу, якая дазваляла пераўтвараць механічную энергію ў электрычную.
Напрамак індукцыйнага току. Доследы Фарадэя паказалі, што напрамак індукцыйнага току, выкліканага ўзрастаннем магнітнага патоку, супрацьлеглы напрамку індукцыйнага току, выкліканага яго змяншэннем. Даследаваўшы з’яву электрамагнітнай індукцыі, пецярбургскі акадэмік Эмілій Хрысціянавіч Ленц (1804–1865) у 1833 г. сфармуляваў правіла для вызначэння напрамку індукцыйнага току (правіла Ленца): індукцыйны ток, які ўзнікае ў замкнутым праводным контуры, мае такі напрамак, што створаны ім магнітны паток праз паверхню, абмежаваную контурам, супрацьдзейнічае змяненню магнітнага патоку, які выклікае гэты індукцыйны ток. Гэта азначае, што пры ўзрастанні магнітнага патоку магнітнае поле індукцыйнага току накіравана супраць знешняга поля, а пры змяншэнні — магнітнае поле індукцыйнага току накіравана так, як і знешняе поле.
У больш сціслай форме правіла Ленца можна сфармуляваць наступным чынам: індукцыйны ток заўсёды накіраваны так, што яго дзеянне супрацьлеглае дзеянню прычыны, якая выклікала гэты ток.
Правіла Ленца можна праілюстраваць, выкарыс тоўваючы два алюмініевыя кольцы (адно з іх з разрэзам), замацаваныя на стрыжні, які свабодна верціцца вакол вертыкальнай восі (мал. 178). З доследу вынікае, што пры набліжэнні пастаяннага магніта да суцэльнага кольца яно адштурхваецца ад магніта; пры аддаленні магніта — кольца прыцягваецца да яго. Адштурхванне і прыцяжэнне суцэльнага кольца тлумачаць узнікненнем у ім індукцыйнага току пры змяненні магнітнага патоку праз паверхню, абмежаваную кольцам. Відавочна, што пры набліжэнні магніта да кольца напрамак індукцыйнага току такі, што індукцыя магнітнага поля току супрацьлеглая індукцыі магнітнага поля пастаяннага магніта (мал. 179). Пры аддаленні магніта індукцыі магнітных палёў току і магніта супадаюць па напрамку. Пры руху магніта адносна кольца з разрэзам узаемадзеянне не назіраецца, бо індукцыйны ток адсутнічае.
Каб вызначыць напрамак індукцыйнага току згодна з правілам Ленца, неабходна выканаць наступныя аперацыі (мал. 180):
1) вызначыць напрамак ліній індукцыі знешняга магнітнага поля ;
2) высветліць, павялічваецца ці памяншаецца маг нітны паток праз паверхню, абмежаваную праводным контурам;
3) вызначыць напрамак ліній індукцыі маг ні тнага поля індукцыйнага току : калі прырашчэнне магнітнага патоку ΔФ < 0, то напрамкі індукцыі знешняга магніт на га поля
і магнітнага поля індукцыйнага току
супадаюць, калі ΔФ > 0, то яны супрацьлеглыя;
4) ведаючы напрамак ліній індукцыі магнітнага поля індукцыйнага то ку інд , паводле правіла свярдзёлка (правіла гадзіннікавай стрэлкі) вызначыць напрамак індукцыйнага току.
Ці зменіцца напрамак індукцыйнага току (гл. мал. 178), калі магніт набліжаць да кольца паўднёвым полюсам? Калі зменіцца, то як?
Правіла Ленца адпавядае закону захавання энергіі ў дачыненні да з’явы электрамагнітнай індукцыі. На самай справе, калі б індукцыйны ток меў іншы напрамак, ён мог бы існаваць без затрат энергіі, што супярэчыць закону захавання энергіі.
Адкрыццё з’явы электрамагнітнай індукцыі мела вялікае значэнне. Была даказаная ўзаемасувязь магнітных і электрычных з’яў, што паслужыла надалей адпраўным пунктам для распрацоўкі тэорыі электрамагнітнага поля.