Wenn wir entgegengesetzte Pole zweier Magnete zusammenbringen, ziehen sie sich an (oder umgekehrt). Nun können wir sagen, dass die von den Magneten gewonnene kinetische Energie auf die Anziehungskraft zurückzuführen ist.
In ähnlicher Weise sagen wir im Lenzschen Gesetz, dass, wenn der Nordpol des Magneten (zum Beispiel) in Richtung eines Solenoids bewegt wird, der Norden des durch den induzierten Strom erzeugten Magnetfelds in Richtung Norden des Magneten liegt, um der Änderung des Magnetflusses entgegenzuwirken .
Die Erklärung, die wir für die obigen (2. Absatz) Phänomene geben, ist das Energieerhaltungsgesetz. Nehmen wir nun an, dass die oben genannten Phänomene keinen Widerstand bieten und der Süden des Magnetfelds, das durch den induzierten Strom erzeugt wird, zum Nordpol des Magneten zeigt. Die Bewegung des Magneten wird in diesem Fall verstärkt und die Größe der Änderung des Magnetflusses nimmt zu. Dies soll ein Verstoß gegen das Energieerhaltungsgesetz sein. Meine Frage ist, warum ist diese Verletzung der Energie? Wenn sich zwei entgegengesetzte Magnetpole anziehen können, warum nicht südlich des Magnetfelds des induzierten Stroms und nördlich des Magneten?
Ich weiß, es ist eine komplizierte Frage, aber das ist das Beste, was ich damit machen konnte. Ich würde mich freuen, wenn jemand es bearbeiten könnte, um es besser zu machen, aber ändern Sie nicht die Frage.
Sie können dafür tatsächlich ein einfacheres Experiment arrangieren. Angenommen, das Lenzsche Gesetz würde umgekehrt und induzierte Ströme verstärkten die Änderung des magnetischen Flusses. Nehmen Sie nun eine einzelne Drahtschleife und nehmen Sie an, dass wir darin einen kleinen Strom erzeugen (mit einer Batterie oder einem Magneten - es spielt keine Rolle). Durch die Schleife wird dann ein zunehmender magnetischer Fluss erzeugt.
Dieser sich ändernde Fluss induziert nun einen Strom in der Drahtschleife. Sie werden durch die Rechte-Hand-Regel und das modifizierte Lenzsche Gesetz sehen, dass der induzierte Strom in die gleiche Richtung geht wie der vorhandene Strom. Der induzierte Strom verstärkt also den vorhandenen Strom - der Gesamtstrom steigt und damit auch der magnetische Fluss, der den Strom weiter erhöht usw. Mit einer einfachen Drahtschleife könnte man eine Stadt mit Strom versorgen.
Im tatsächlichen Fall widersteht der induzierte Strom dem Anstieg des magnetischen Flusses und wirkt dem bereits im Draht vorhandenen Strom entgegen, wodurch das Wachstum des Stroms verlangsamt und schließlich gestoppt wird. Dies ist das Funktionsprinzip eines Induktors .
Der Unterschied zwischen dem Solenoid und dem Magneten besteht darin, dass das Magnetfeld im Solenoid eine vorübergehende Sache ist, die durch unsere Bewegung des zweiten Magneten erzeugt wird. Im ersten Fall hat der feststehende Magnet sein eigenes Magnetfeld und das System hat bereits Energie darin - dort abgelegt, als wir die Magnete zum ersten Mal auseinander bewegten (oder den zweiten Magneten erzeugten). Wir können diese Energie als Arbeit an den Magneten zurückerhalten, wenn wir sie zusammenbringen.
Im zweiten Fall ist in der Magnetspule kein Magnetfeld vorhanden, bis sich der sich nähernde Magnet zu bewegen beginnt – und somit keine Energie im System. Es ist die Arbeit, die wir leisten, um den Magneten zu bewegen, die das Feld erzeugt, und wenn dieses Feld dann wirken würde, um den Magneten zu beschleunigen, dann würden wir offensichtlich mehr Energie herausbekommen, als wir hineingesteckt haben, und da ist Ihre Verletzung der Energieerhaltung.
Das Lenz-Gesetz besagt tatsächlich, dass induzierter Strom immer dazu neigt, der Ursache entgegenzuwirken, die ihn erzeugt. Um also gegen die entgegengesetzte Kraft zu arbeiten, müssen wir zusätzliche Anstrengungen unternehmen. Diese zusätzliche Arbeit führt zu einer periodischen Änderung des Magnetflusses, wodurch mehr Strom induziert wird. Somit wird der zusätzliche Aufwand nur in elektrische Energie umgewandelt, was dem Energieerhaltungssatz entspricht.