Missverständnis des Lenzschen Gesetzes

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Der zunehmende Strom (und damit der zunehmende Fluss und das sich ändernde Magnetfeld) im äußeren Solenoid induzieren einen Strom im inneren Solenoid.

Der Strom im äußeren Solenoid erzeugt ein Magnetfeld, das aus dem Schirm außerhalb des Solenoids heraustritt und in den Schirm innerhalb des Solenoids hineingeht.

Das Gesetz von Lenz besagt, dass der induzierte Strom der Änderung oder dieser Änderung des Magnetfelds entgegenwirken muss. Somit muss der induzierte Strom in der inneren Magnetspule ein Magnetfeld erzeugen, das aus der Abschirmung innerhalb der äußeren Magnetspule heraus und in die Abschirmung außerhalb der äußeren Magnetspule hineingeht.

Offensichtlich wird dies jedoch weder durch Strom im Uhrzeigersinn noch durch Strom im Gegenuhrzeigersinn in der inneren Magnetspule vollständig erreicht.

Wenn der induzierte Strom im Uhrzeigersinn fließt, wird das Magnetfeld im Bereich zwischen den beiden Solenoiden "entgegengesetzt" oder "ausgelöscht". In allen anderen Regionen wird das Magnetfeld verstärkt, was sowohl dem Lenzschen Gesetz als auch dem Energieerhaltungssatz widerspricht.

Wenn der induzierte Strom entgegen dem Uhrzeigersinn fließt, wird das Magnetfeld in jedem Bereich außer dem Bereich zwischen den beiden Solenoiden "entgegengesetzt" oder "ausgelöscht". Somit wird das Magnetfeld in diesem Bereich verstärkt, was sowohl dem Lenzschen Gesetz als auch dem Gesetz der Energieerhaltung widerspricht.

Die richtige Antwort scheint die Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu sein, da sie dem Lenzschen Gesetz in größerem Maße gehorcht, indem sie für einen größeren Raumbereich gilt. Ist dies die richtige Antwort und die richtige Erklärung für die Antwort? Gibt es eine andere Möglichkeit, wie ich dieses Problem angehen könnte, um diese Antwort und nur diese Antwort zu erhalten?

Antworten (2)

Denken Sie daran, dass der Fluss, der in das Lenzsche Gesetz einfließt, der Fluss ist, der von dem Pfad eingeschlossen wird, für den Sie die EMF berechnen . Das Feld zwischen den beiden Schleifen liegt außerhalb dieses Pfades und wird daher nicht berücksichtigt.

In diesem Fall wäre also der einzige Bereich, der berücksichtigt wird, der Bereich innerhalb des inneren Solenoids? Bedeutet das, dass das Magnetfeld zwischen innerem und äußerem Elektromagneten nach dem Lenzschen Gesetz nicht entgegengesetzt sein muss?
Ja das ist richtig.
Der induzierte Strom in der inneren Spule und damit das von ihr erzeugte Magnetfeld hängt von der in der inneren Spule induzierten EMK und dem Widerstand der inneren Schleife ab. Der Widerstand gegen den ansteigenden Strom in der äußeren Spule ist die in der äußeren Spule induzierte EMK, die von der Fläche der äußeren Spule abhängt.

Lenz gewinnt nie, denn wenn er es täte, wäre der Widerstand gegen die Änderung, die den induzierten Strom erzeugt, total und es gäbe keine Nettoänderung und daher keinen induzierten Strom.

Auch ohne die innere Schleife gibt es einen Widerstand gegen den zunehmenden Strom in der äußeren Schleife (Selbstinduktivität), und das Vorhandensein der inneren leitenden Schleife wird diesen Widerstand verstärken.

Um die Frage zu beantworten, müssen Sie berücksichtigen, was in der äußeren Schleife passiert.

In der äußeren Schleife fließt ein zunehmender Strom, der ein zunehmendes Magnetfeld und damit einen zunehmenden magnetischen Fluss innerhalb der äußeren Schleife erzeugt.

Dieser zunehmende Magnetfluss innerhalb der inneren Schleife induziert eine EMK in der inneren Schleife.

Diese induzierte EMK in der inneren Schleife induziert einen Strom in der inneren Schleife, der sowohl von der induzierten EMK als auch vom Widerstand der inneren Schleife abhängt.

Dieser induzierte Strom in der inneren Schleife erzeugt wiederum ein sich änderndes Magnetfeld in und um sie herum.

Dies bedeutet, dass in der äußeren Schleife, weil sie aufgrund der inneren Schleife einen sich ändernden Fluss erfährt, eine EMK induziert wird.
Beachten Sie, dass diese induzierte EMK in der äußeren Schleife von der Fläche der äußeren Schleife abhängt.
Sie möchten zeigen, dass diese induzierte EMK dem zunehmenden Strom in der äußeren Schleife entgegenwirkt.

Wie kann das sein, da Sie ganz richtig darauf hingewiesen haben, dass die von der inneren Schleife induzierten Magnetfelder innerhalb der äußeren Schleife gegenläufig sind.
Es gibt ein zunehmendes Magnetfeld innerhalb der inneren Schleife, das dem zunehmenden Strom in der äußeren Schleife entgegenwirkt, und es gibt ein zunehmendes Magnetfeld zwischen den Schleifen, das hilft, den Strom in der äußeren Schleife zu erhöhen.

Schauen Sie sich die Änderung des magnetischen Flusses an, die mit der äußeren Schleife verbunden ist.
Alle von der inneren Schleife erzeugten Magnetfeldlinien, die durch die innere Schleife verlaufen, werden gezählt, weil sie sich innerhalb der äußeren Schleife befinden und dieser zunehmende magnetische Fluss eine EMK in der äußeren Schleife erzeugt, die dem zunehmenden Strom in der sie erzeugenden äußeren Schleife entgegenwirkt.

Einige der von der inneren Schleife erzeugten Magnetfeldlinien, die außerhalb der inneren Schleife liegen, tragen nicht zum zunehmenden Magnetfluss innerhalb der äußeren Schleife bei.
Das heißt, es gibt ein Magnetfeld aufgrund der inneren Schleife außerhalb der äußeren Schleife.
Die Änderungsrate des magnetischen Flusses und damit die induzierte EMK in der äußeren Schleife, die von der Fläche zwischen der äußeren und der inneren Schleife beigetragen wird, ist also geringer als die Änderungsrate des magnetischen Flusses, die von der Fläche innerhalb der inneren Schleife beigetragen wird.

Somit wird die durch das Netz induzierte EMK in der äußeren Schleife, die von der inneren Schleife erzeugt wird, dem zunehmenden Strom in der äußeren Schleife entgegenwirken.

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