Reguła Lenza
Zauważmy, że w równaniu Prawo indukcji Faradaya-( 1 ) przedstawiającym prawo Faradaya występuje znak minus. Dotyczy on kierunku indukowanej SEM w obwodzie zamkniętym. Ten kierunek możemy wyznaczyć na podstawie reguły Lenza.
Zasada 1: Reguła Lenza
Prąd indukowany ma taki kierunek, że wytwarzany przez niego własny strumień magnetyczny przeciwdziała pierwotnym zmianom strumienia, które go wywołały.
Regułę tę obrazuje Rys. 1. Przedstawia on efekt wywołany przemieszczaniem źródła pola magnetycznego (magnesu) względem nieruchomej pętli (obwodu) zarówno przy zbliżaniu (a), jak i przy oddalaniu magnesu (b).
Pokazuje, że kierunek prądu indukowanego w pętli i wytwarzanego przez niego pola magnetycznego zależy od tego czy strumień pola magnetycznego pochodzącego od przesuwanego magnesu rośnie, czy maleje czyli od tego czy zbliżamy, czy oddalamy magnes od przewodnika.
Prąd \( I \) indukowany w obwodzie ma taki kierunek, że pole indukcji \( B_{ind} \) przez niego wytworzone przeciwdziała zmianom zewnętrznego pola \( B \) (np. od magnesu). Gdy pole \( B \) narasta to pole \( B_{ind} \) jest przeciwne do niego (przeciwdziałając wzrostowi), natomiast, gdy pole \( B \) maleje, to pole \( B_{ind} \) jest z nim zgodne (kompensując spadek).
Na Rys. 2 pokazany jest kolejny przykład ilustrujący zjawisko indukcji i regułę Lenza. Obwód w kształcie prostokątnej pętli jest wyciągany z obszaru stałego pola magnetycznego (prostopadłego do pętli) ze stałą prędkością \( v \).
Przestawiona sytuacja jest podobna do omawianej poprzednio i pokazanej na Rys. 1, tylko teraz obwód przemieszcza się względem pola magnetycznego, a nie źródło pola względem obwodu. Dla powstania prądu indukcyjnego potrzebny jest względny ruch źródła pola magnetycznego i przewodnika.
W wyniki ruchu ramki maleje strumień pola przez ten obwód ponieważ malej obszar ramki, który wciąż pozostaje w polu magnetycznym; przez ramkę przenika coraz mniej linii pola \( B \).
Jeżeli ramka przesuwa się o odcinek \( \Delta x \), to obszar ramki o powierzchni \( \Delta S \) wysuwa się z pola \( B \) i strumień przenikający przez ramkę maleje o
gdzie \( a \) jest szerokością ramki. Jeżeli ta zmiana nastąpiła w czasie \( \Delta t \) to zgodnie z prawem Faradaya wyindukowała się siła elektromotoryczna
gdzie \( v \) jest prędkością ruchu ramki.
Jeżeli ramka jest wykonana z przewodnika o oporze \( R \), to w obwodzie płynie prąd indukcji (zob. Rys. 2 ) o natężeniu
Ponieważ obwód znajduje się (częściowo) w polu magnetycznym, to na boki ramki (te znajdujące się w polu \( B \)) działa siła Lorentza (równanie Działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem-( 5 ) ). Siły te są przedstawione na Rys. 2. Widzimy, że siły ( \( F_{b} \)) działające na dłuższe boki ramki znoszą się i pozostaje nieskompensowana siła \( F_{a} \), która działa przeciwnie do kierunku ruchu ramki. Siła \( F_{a} \) przeciwdziała więc, zgodnie z regułą Lenza, zmianom strumienia magnetycznego.