Ke Kānāwai o Lenz: Nā Kumumanaʻo Kumu a me nā Hoʻohana ma ka Electromagnetism
ʻO ke kānāwai o Lenz kahi kumu nui i ka electromagnetism e wehewehe ana pehea e kūʻē ai ke au uila i hoʻokumu ʻia e kahi kahua magnetic e loli nei i ke kuhikuhi o ke kahua magnetic e loli nei. Ua ʻike ʻia e ka physicist Kelemania ʻo Heinrich Lenz i ka makahiki 1834, he kuleana koʻikoʻi kēia kānāwai i ka hoʻomaopopo ʻana i ka hanana o ka induction electromagnetic a me kāna mau noi ʻenehana hou like ʻole, mai nā mea hana uila a hiki i nā mea uila o kēlā me kēia lā.
Kumu Manaʻo o ke Kānāwai o Lenz
Ua hōʻike ʻia ke kānāwai o Lenz ma ke ʻano makemakika ma ka hoohalike aʻe:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \]
Ma hea:
– ʻO \(\mathcal{E}\) ka ikaika electromotive (emf) a i ʻole ka volta i hoʻokomo ʻia,
– ʻO \(\Phi_B\) ka flux magnetic,
– ʻO \(d\Phi_B/dt\) ka wikiwiki o ka loli o ke kahe magnetic.
Hōʻike ka hōʻailona maikaʻi ʻole ma kēia kaulike e kuhikuhi ʻia ke au i hoʻokomo ʻia i ke ʻano e kūʻē ai ke kahua magnetic āna e hana ai i ka loli mua o ke kahe magnetic.
ʻAno Hoʻokomo Uila
No ka hoʻomaopopo hou aku i kēia, e noʻonoʻo kākou i kahi laʻana maʻalahi: he wili uea i kau ʻia ma kahi kokoke i kahi magnet. Ke hoʻokokoke aku nei ka magnet i ke wili, loli ke kahe magnetic ma o ke wili. Wahi a ke kānāwai o Faraday no ka induction electromagnetic, ʻo kēia hoʻololi i ke kahe e hana i kahi emf i loko o ke wili. Ua ʻōlelo pū ke kānāwai o Lenz ʻo ke kuhikuhi o ke au i hana ʻia e kēia emf e hana i kahi kahua magnetic e kūʻē i ka loli o ka flux magnetic e hoʻoulu ai i ka induction.
I ka hoʻokokoke ʻana mai o ka makeneka, piʻi aʻe ke kahe makeneka ma o ke koʻi. ʻO ke au i hoʻokomo ʻia i loko o ke koʻi e hana i kahi kahua makeneka e kūʻē i ke kahua makeneka o ka makeneka e hoʻokokoke mai ana. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, i ka neʻe ʻana aku o ka makeneka, emi iho ke kahe makeneka ma o ke koʻi. ʻO ke au i hoʻokomo ʻia i loko o ke koʻi e hana i kahi kahua makeneka e kākoʻo ana i ke kahua makeneka o ka makeneka e neʻe ana, e hoʻāʻo ana e pale aku i ka emi ʻana o ke kahe.
Ka Hoʻopili ʻana o ke Kānāwai o Lenz ma ka ʻenehana
He nui nā hoʻohana o ke kānāwai o Lenz i ka ʻenehana hou, e like me nā mea hana uila, nā mea hoʻololi uila, a me nā mea uila like ʻole.
Mea Hana Uila
ʻO kekahi o nā hoʻohana koʻikoʻi o ke kānāwai o Lenz i loko o nā mea hana uila. Hoʻololi nā mea hana i ka ikehu mechanical i ikehu uila ma o ka hoʻokomo electromagnetic. I loko o kahi mea hana, ʻo kahi kahua magnetic e wili ana a puni kahi wili uea e hoʻololi mau ai i ka flux magnetic. Hoʻopuka kēia i kahi au uila i loko o ka wili e like me ke kānāwai o Lenz, hiki ke hoʻohana ʻia e hoʻoikaika i nā mea uila like ʻole.
No ka laʻana, i loko o kahi hale hana mana makani, hoʻokele kahi turbine wili i kahi rotor i loko o kahi mīkini hana, e hoʻololi ana i ka ikehu kinetic o ka makani i ikehu uila ma o nā kumumanaʻo o ka hoʻokomo electromagnetic a me ke kānāwai o Lenz.
Mea hoʻololi
ʻO ka mea hoʻololi uila he mea hana i hoʻohana ʻia e hoʻololi i ke anakahi uila o ke au uila (AC) i loko o kahi ʻōnaehana mana uila. Loaʻa i ka mea hoʻololi uila ʻelua mau wili: kahi wili mua a me kahi wili lua, i kau ʻia ma luna o kahi ʻiwi magnetic maʻamau. Ke kahe ke au AC ma o ke wili mua, hana ia i kahi kahua magnetic e loli ana, a laila hoʻoulu i kahi emf i loko o ke wili lua e like me ke kānāwai o Lenz. ʻO ka loli o ke anakahi uila ma waena o nā wili mua a me nā wili lua e pili ana i ka lakio o ka helu o nā huli ma waena o nā wili ʻelua.
Pākuʻi Makeneka
Hoʻohana ʻia ke kānāwai o Lenz i nā dampers magnetic, i loaʻa pinepine ʻia i nā ʻōnaehana hoʻokuʻu kaʻa a me nā mea hoʻēmi haʻalulu. I loko o nā dampers magnetic, ʻo ka neʻe pili ma waena o kahi magnet a me kahi alakaʻi e hana i kahi au i hoʻokomo ʻia e hana ana i kahi ikaika damping, kahi e lawelawe ai e hōʻemi i ka neʻe a i ʻole ka haʻalulu.
Mea Ana Uila
Hoʻohana pū kekahi mau mea ana uila he nui, e like me nā galvanometer a me nā wattmeter, i ke kumumanaʻo o ke kānāwai o Lenz. I loko o kahi galvanometer, no ka laʻana, ʻo ke au i hoʻokomo ʻia i loko o kahi coil e kahi kahua magnetic e loli nei e hana i kahi torque e kūʻē ana i ka torque e hana ana i ka loli, e ʻae ana i nā ana pololei loa o ke au uila.
Ka Hoʻokolohua a me ka Hōʻikeʻike o ke Kānāwai o Lenz
No ka hoʻomaopopo hou aku i ke kānāwai o Lenz, hiki ke hana ʻia nā hoʻokolohua maʻalahi he nui. ʻO kekahi o nā mea maʻamau e pili ana i ka hoʻohana ʻana i kahi paipu keleawe a me kahi magnet. Ke hāʻule ʻia kahi magnet ma o ka paipu keleawe, hoʻoulu ke kahua magnetic e loli nei i nā au eddy i loko o ke keleawe. Hoʻokumu kēia mau au i kahi kahua magnetic e kūʻē i ka neʻe ʻana o ka magnet, e hoʻolohi ana i kona hāʻule ʻana i hoʻohālikelike ʻia me ka hāʻule manuahi ma o ka ea.
ʻO kekahi hoʻokolohua ʻē aʻe e pili ana i ka hoʻohana ʻana i kahi wili uea a me kahi galvanometer. Ma ka hoʻoneʻe ʻana i kahi magnet i kahi a i ʻole mai kahi ʻōwili, hiki iā mākou ke nānā i ke au i hoʻokomo ʻia i loko o ke wili a me ka loli i ke kuhikuhi o kēlā au e like me ke kānāwai o Lenz.
Ke Koʻikoʻi o ke Kānāwai o Lenz ma ka Hoʻonaʻauao a me ka Noiʻi
ʻAʻole wale ke kānāwai o Lenz he mea nui i nā hana maoli, akā he mea nui hoʻi i ka hoʻonaʻauao a me ka noiʻi. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kēia kānāwai e kōkua i nā haumāna a me nā mea noiʻi e hoʻomohala i kahi ʻike hohonu o nā kumumanaʻo kumu o ka electromagnetism a pehea e hoʻopili ʻia ai kēia mau kumumanaʻo i ka ʻenehana hou.
Ma nā ʻano noiʻi, ke hoʻomau nei ke kānāwai o Lenz i kahi hana koʻikoʻi i ka hoʻomohala ʻana i nā ʻenehana hou. No ka laʻana, i ka hoʻomohala ʻana i nā mea superconducting a me nā mea mālama ikehu, hoʻohana ʻia nā kumumanaʻo o ka induction electromagnetic a me ke kānāwai o Lenz e hoʻomaikaʻi i ka pono a me ka hana.
Ka hopena
ʻO ke kānāwai o Lenz kekahi o nā kānāwai kumu o ka electromagnetism, e wehewehe ana i ke ʻano o ke kūʻē ʻana o nā au i hoʻokomo ʻia i nā loli i nā kahua magnetic. ʻO ka hoʻomaopopo hohonu ʻana i kēia kānāwai e hiki ai iā mākou ke hoʻomaopopo maikaʻi a hoʻomohala i nā ʻenehana like ʻole e kākoʻo ana i ke ola hou, mai nā mea kanu mana a hiki i nā mea uila a mākou e hoʻohana ai i kēlā me kēia lā. Ma ke ʻano he kia koʻikoʻi o ka physics, ke hoʻomau nei ke kānāwai o Lenz i ka hoʻoulu ʻana i ka hana hou a me nā ʻike hou i ka ʻepekema a me ka ʻenehana.
