Wet van Lenz

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Elektromagnetisme
Lightning strike jan 2007.jpg
elektriciteit · magnetisme
Wetenschappers
Magnetische flux door een rechthoekige geleidende lus met oppervlakte A met tussenhoek of in de formule hiernaast.

De wet van Lenz is een natuurkundige wet over elektromagnetisme. De wet stelt dat een veranderende magnetische flux door een geleidende lus daarin een elektrische spanning en daarmee een stroom opwekt die een tegengesteld magnetisch veld veroorzaakt. Een geleidende lus werkt dus een veranderende magneetflux tegen. De Wet van Lenz is een gevolg van de Inductiewet van Faraday, waarin de tegenwerking tot uiting komt in het minteken. De opgewekte inductiespanning is tegengesteld aan de verandering van de magnetische flux in de tijd

Daarin is de magnetische flux

,

dus het product van de magnetische veldsterkte , het oppervlak van de lus waar het magneetveld doorheen loopt, en de cosinus van de tussenhoek . Dit is de hoek tussen het aangelegde magneetveld en de loodlijn (de normaal) op het oppervlak van de lus.

Deze wet is een kwalitatieve uitspraak van de Baltisch-Duitse natuurkundige Heinrich Lenz uit 1834. De wet beschrijft de elektromagnetische inductie, en geeft de richting van de opgewekte, "geïnduceerde", spanning en stroom. De magnetische flux kan op verschillende manieren veranderen:

  1. de magnetische veldsterkte verandert
  2. het oppervlak verandert, of
  3. de tussenhoek verandert, of een combinatie.

Geschiedenis[bewerken | brontekst bewerken]

De originele formulering van Lenz is:[1]

Es wird in dem vor dem Nordpol eines Magneten bewegten Leiter durch elektrodynamische Vertheilung ein galvanischer Strom entstehen, der, wenn man sich in der Art in den bewegten Leiter versetzt, daß man das Gesicht zum Nordpol wendet und sich dabei mit dem Leiter rechts hinbewegt, einen vom Kopf zu den Füßen durchströmt.

Vertaald

In een geleider die voor de noordpool van een magneet beweegt, zal een galvanische stroom ontstaan door de elektrodynamische verdeling (= elektromagnetische inductie), die, als iemand zich zodanig in de bewegende geleider verplaatst, dat men het gezicht naar de noordpool wendt en zich daarbij met de geleider mee naar rechts beweegt, van het hoofd naar de voeten stroomt.

In een modernere en wat meer uitgebreide formulering luidt de wet:[2]

Er wordt in een gesloten stroomkring alleen dan een stroom geïnduceerd, als de magnetische flux door de kring verandert. De richting van de geïnduceerde stroom is zodanig dat het geïnduceerde magnetische veld de verandering van de flux tegenwerkt.

Formulering met Wetten van Maxwell[bewerken | brontekst bewerken]

De wet van Lenz kan gezien worden als een gevolg van de vierde wet van Maxwell, ook wel wet van Faraday genoemd, die stelt dat een veranderend magneetveld een elektrisch veld opwekt. In de vectorformulering van Heaviside luidt deze wet van Maxwell

Daarin is:

de vectorrotatie
de elektrische veldsterkte
de partiële tijdsafgeleide en
de magnetische inductie

Door toepassing van de Stelling van Stokes wordt de volgende integraalvorm gevonden, die tot de bovengenoemde formule voor een winding leidt:

met

de infinitesimale verandering van de plaatsvector langs de rand van het oppervlak
het oppervlak waarover geïntegreerd wordt
een infinitesimaal oppervlakte–element
de magnetische flux en
de elektrische inductiespanning,

Naam[bewerken | brontekst bewerken]

De wet is genoemd naar de Baltisch-Duitse natuurkundige Heinrich Lenz (1804-1865). De beginletter L van zijn naam wordt gebruikt als symbool van de grootheid inductantie, de coëfficiënt van zelfinductie.

Toepassingen[bewerken | brontekst bewerken]

  • De wet van Lenz vormt het principe van de opwekking van wisselspanning in dynamo's en wisselstroomgeneratoren in elektriciteitscentrales enzovoorts.
  • Transformator
  • Een direct gevolg van de wet van Lenz is tevens dat velden van twee naastgelegen (of concentrische) geleiders met tegengestelde stroom elkaar opheffen. Hiermee worden verbindingen gemaakt die zeer ongevoelig zijn voor stoorsignalen van buitenaf zoals bij unshielded twisted pair en coaxkabels.
  • Magneetzweeftrein. Magneten in de rail(s) induceren vanwege de wet van Lenz kringstromen in de bewegende trein. Deze stromen veroorzaken een magneetveld, dat tegengesteld is aan het magneetveld van de rail. Door de afstoting van de magneetvelden zweeft de trein. Omgekeerde systemen komen ook voor, waarbij magneten in de trein kringstromen in de baan of rail veroorzaken, met hetzelfde zweefeffect.

Zie ook[bewerken | brontekst bewerken]

Externe links[bewerken | brontekst bewerken]