ກົດໝາຍຂອງ Lenz: ຫຼັກການພື້ນຖານ ແລະ ການນຳໃຊ້ໃນວິຊາແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ
ກົດໝາຍຂອງ Lenz ເປັນຫຼັກການພື້ນຖານໃນວິຊາແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ອະທິບາຍວ່າກະແສໄຟຟ້າທີ່ຖືກກະຕຸ້ນໂດຍສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງຈະຂັດກັບທິດທາງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງແນວໃດ. ກົດໝາຍນີ້ຖືກຄົ້ນພົບໂດຍນັກຟີຊິກສາດເຢຍລະມັນ Heinrich Lenz ໃນປີ 1834, ແລະມີບົດບາດສຳຄັນໃນການເຂົ້າໃຈປະກົດການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ ການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄໝຕ່າງໆຂອງມັນ, ຕັ້ງແຕ່ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າຈົນເຖິງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກປະຈຳວັນ.
ພື້ນຖານທາງທິດສະດີຂອງກົດໝາຍຂອງ Lenz
ກົດໝາຍຂອງ Lenz ຖືກສະແດງອອກທາງຄະນິດສາດໃນສົມຜົນຕໍ່ໄປນີ້:
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \]
ຢູ່ໃສ:
- \(\mathcal{E}\) ແມ່ນ ແຮງໄຟຟ້າເຄື່ອນທີ່ (emf) ຫຼື ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ຊັກນຳ,
- \(\Phi_B\) ແມ່ນກະແສແມ່ເຫຼັກ,
- \(d\Phi_B/dt\) ແມ່ນອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງຟລັກຊ໌ແມ່ເຫຼັກ.
ເຄື່ອງໝາຍລົບໃນສົມຜົນນີ້ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນວ່າກະແສໄຟຟ້າທີ່ຊັກນຳຈະຖືກທິດທາງໃນລັກສະນະທີ່ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ມັນຜະລິດອອກມາຈະຄັດຄ້ານການປ່ຽນແປງເບື້ອງຕົ້ນຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກ.
ກົນໄກການຊັກນຳໄຟຟ້າ
ເພື່ອເຂົ້າໃຈເລື່ອງນີ້ຕື່ມອີກ, ຂໍໃຫ້ພິຈາລະນາຕົວຢ່າງງ່າຍໆ: ຂົດລວດທີ່ວາງໄວ້ໃກ້ກັບແມ່ເຫຼັກ. ເມື່ອແມ່ເຫຼັກເຂົ້າໃກ້ຂົດລວດ, ກະແສແມ່ເຫຼັກຜ່ານຂົດລວດຈະປ່ຽນໄປ. ອີງຕາມກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດກ່ຽວກັບການຊັກນຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ການປ່ຽນແປງຂອງກະແສນີ້ຈະຜະລິດແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຂົດລວດ. ກົດໝາຍຂອງເລນຊ໌ຍັງລະບຸວ່າທິດທາງຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍແຮງດັນໄຟຟ້ານີ້ຈະສ້າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຕໍ່ຕ້ານການປ່ຽນແປງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການຊັກນຳ.
ເມື່ອແມ່ເຫຼັກເຂົ້າໃກ້, ກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ໄຫຼຜ່ານຂົດລວດຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ກະແສໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກຂົດລວດຈະສ້າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຕໍ່ຕ້ານສະໜາມແມ່ເຫຼັກຂອງແມ່ເຫຼັກທີ່ເຂົ້າໃກ້. ໃນທາງກັບກັນ, ເມື່ອແມ່ເຫຼັກເຄື່ອນທີ່ອອກໄປ, ກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ໄຫຼຜ່ານຂົດລວດຈະຫຼຸດລົງ. ກະແສໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກຂົດລວດຈະສ້າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຮອງຮັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກຂອງແມ່ເຫຼັກທີ່ເຄື່ອນທີ່, ພະຍາຍາມຕ້ານກັບການຫຼຸດລົງຂອງກະແສໄຟຟ້າ.
ການນຳໃຊ້ກົດໝາຍຂອງ Lenz ໃນເຕັກໂນໂລຊີ
ກົດໝາຍຂອງ Lenz ມີຫຼາຍການນຳໃຊ້ໃນເຕັກໂນໂລຊີທີ່ທັນສະໄໝ, ລວມທັງເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ ແລະ ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຕ່າງໆ.
ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ
ໜຶ່ງໃນການນຳໃຊ້ທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດຂອງກົດໝາຍຂອງ Lenz ແມ່ນຢູ່ໃນເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ. ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າປ່ຽນພະລັງງານກົນຈັກເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າຜ່ານການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ໃນເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ໝູນວຽນຢູ່ອ້ອມຮອບຂົດລວດເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງກະແສແມ່ເຫຼັກ. ສິ່ງນີ້ຜະລິດກະແສໄຟຟ້າໃນຂົດລວດຕາມກົດໝາຍຂອງ Lenz, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນສາມາດນຳໃຊ້ເພື່ອໃຫ້ພະລັງງານແກ່ອຸປະກອນໄຟຟ້າຕ່າງໆ.
ຕົວຢ່າງ, ໃນໂຮງງານໄຟຟ້າພະລັງງານລົມ, ກັງຫັນໝູນວຽນຈະຂັບ rotor ພາຍໃນເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ປ່ຽນພະລັງງານຈົນຂອງລົມເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າໂດຍຜ່ານຫຼັກການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ ກົດເກນຂອງ Lenz.
ໝໍ້ແປງ
ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າແມ່ນອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນແຮງດັນຂອງກະແສໄຟຟ້າສະລັບ (AC) ໃນລະບົບພະລັງງານໄຟຟ້າ. ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າປະກອບດ້ວຍຂົດລວດສອງອັນຄື: ຂົດລວດປະຖົມ ແລະ ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ, ຕິດຕັ້ງຢູ່ເທິງແກນແມ່ເຫຼັກຮ່ວມກັນ. ເມື່ອກະແສໄຟຟ້າ AC ໄຫຼຜ່ານຂົດລວດປະຖົມ, ມັນຈະຜະລິດສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະກະຕຸ້ນແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມຕາມກົດໝາຍຂອງ Lenz. ການປ່ຽນແປງຂອງແຮງດັນລະຫວ່າງຂົດລວດປະຖົມ ແລະ ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນຂຶ້ນກັບອັດຕາສ່ວນຂອງຈຳນວນຮອບລະຫວ່າງສອງຂົດລວດ.
ຕົວສັ່ນສະເທືອນແມ່ເຫຼັກ
ກົດໝາຍຂອງ Lenz ຍັງຖືກນໍາໃຊ້ໃນຕົວດູດຊຶມແມ່ເຫຼັກ, ເຊິ່ງມັກພົບເຫັນຢູ່ໃນລະບົບລະງັບຂອງຍານພາຫະນະ ແລະ ອຸປະກອນຫຼຸດຜ່ອນການສັ່ນສະເທືອນ. ໃນຕົວດູດຊຶມແມ່ເຫຼັກ, ການເຄື່ອນທີ່ສໍາພັນລະຫວ່າງແມ່ເຫຼັກ ແລະ ຕົວນໍາໄຟຟ້າຈະຜະລິດກະແສໄຟຟ້າທີ່ກະຕຸ້ນເຊິ່ງສ້າງແຮງດູດຊຶມ, ເຊິ່ງເຮັດຫນ້າທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການເຄື່ອນໄຫວ ຫຼື ການສັ່ນສະເທືອນ.
ເຄື່ອງມືວັດແທກແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ
ເຄື່ອງມືວັດແທກທາງໄຟຟ້າຫຼາຍຢ່າງ ເຊັ່ນ: ກາວາໂນມິເຕີ ແລະ ວັດມິເຕີ ຍັງໃຊ້ຫຼັກການຂອງກົດໝາຍເລນຊ໌. ຕົວຢ່າງ, ໃນກາວາໂນມິເຕີ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກຂົດລວດໂດຍສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງຈະສ້າງແຮງບິດທີ່ກົງກັນຂ້າມກັບແຮງບິດທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດວັດແທກກະແສໄຟຟ້າໄດ້ຢ່າງແມ່ນຍຳສູງ.
ການທົດລອງ ແລະ ການສາທິດກົດໝາຍຂອງ Lenz
ເພື່ອເຂົ້າໃຈກົດໝາຍຂອງ Lenz ຕື່ມອີກ, ການທົດລອງງ່າຍໆຫຼາຍຢ່າງສາມາດປະຕິບັດໄດ້. ໜຶ່ງໃນການທົດລອງທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດແມ່ນການໃຊ້ທໍ່ທອງແດງ ແລະ ແມ່ເຫຼັກ. ເມື່ອແມ່ເຫຼັກຖືກປ່ອຍລົງຜ່ານທໍ່ທອງແດງ, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງຈະກະຕຸ້ນກະແສ eddy ໃນທອງແດງ. ກະແສເຫຼົ່ານີ້ສ້າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຕໍ່ຕ້ານການເຄື່ອນທີ່ຂອງແມ່ເຫຼັກ, ເຮັດໃຫ້ການຕົກຂອງມັນຊ້າລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບການຕົກແບບເສລີຜ່ານອາກາດ.
ການທົດລອງອີກອັນໜຶ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການໃຊ້ຂົດລວດ ແລະ ເຄື່ອງວັດແທກກະແສໄຟຟ້າ. ໂດຍການຍ້າຍແມ່ເຫຼັກໄປທາງໜ້າ ຫຼື ອອກຈາກຂົດລວດ, ພວກເຮົາສາມາດສັງເກດເຫັນກະແສໄຟຟ້າທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນຂົດລວດ ແລະ ການປ່ຽນແປງທິດທາງຂອງກະແສໄຟຟ້ານັ້ນຕາມກົດໝາຍຂອງ Lenz.
ຄວາມສຳຄັນຂອງກົດໝາຍ Lenz ໃນການສຶກສາ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າ
ກົດໝາຍຂອງ Lenz ບໍ່ພຽງແຕ່ມີຄວາມສຳຄັນໃນການນຳໃຊ້ຕົວຈິງເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍໃນການສຶກສາ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າ. ການເຂົ້າໃຈກົດໝາຍນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ນັກຮຽນ ແລະ ນັກຄົ້ນຄວ້າພັດທະນາຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບຫຼັກການພື້ນຖານຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ ວິທີການນຳໃຊ້ຫຼັກການເຫຼົ່ານີ້ໃນເຕັກໂນໂລຊີທີ່ທັນສະໄໝ.
ໃນສະພາບການຄົ້ນຄວ້າ, ກົດໝາຍຂອງ Lenz ຍັງສືບຕໍ່ມີບົດບາດສຳຄັນໃນການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີໃໝ່ໆ. ຕົວຢ່າງ, ໃນການພັດທະນາວັດສະດຸຕົວນຳໄຟຟ້າ ແລະ ອຸປະກອນເກັບຮັກສາພະລັງງານ, ຫຼັກການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ ກົດໝາຍຂອງ Lenz ແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ປະສິດທິພາບ.
ສະຫຼຸບ
ກົດໝາຍຂອງ Lenz ແມ່ນໜຶ່ງໃນກົດໝາຍພື້ນຖານຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງອະທິບາຍວ່າກະແສໄຟຟ້າທີ່ຖືກກະຕຸ້ນຕໍ່ຕ້ານການປ່ຽນແປງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກແນວໃດ. ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບກົດໝາຍນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈ ແລະ ພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີຕ່າງໆທີ່ສະໜັບສະໜູນຊີວິດທີ່ທັນສະໄໝໄດ້ດີຂຶ້ນ, ຕັ້ງແຕ່ໂຮງງານໄຟຟ້າຈົນເຖິງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ພວກເຮົາໃຊ້ທຸກໆມື້. ໃນຖານະເປັນເສົາຄ້ຳຫຼັກຂອງຟີຊິກ, ກົດໝາຍຂອງ Lenz ສືບຕໍ່ເປັນແຮງບັນດານໃຈໃຫ້ແກ່ນະວັດຕະກຳ ແລະ ການຄົ້ນພົບໃໝ່ໆໃນວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຢີ.
