Lenz lov

Fysik B · STX · B-niveau · Magnetisme og induktion

⚛️ Lenz lov

Lenz' lov (Heinrich Lenz 1834) = den retning af INDUCERET strøm er sådan at den MODVIRKER ÆNDRINGEN der inducerede den. Dette er det negative tegn i Faradays lov: EMF = -N·dΦ/dt.

Princip — energibevarelse: Lenz' lov er en konsekvens af Newton 3 (aktion-reaktion) + termodynamikkens 1. lov (energi kan ikke skabes af intet). Hvis induceret strøm støttede ændringen → evig-bevægelses-maskine (umulig).

Eksempel 1 — magnet ind i spole: nordpol nærmer sig spole. Magnetisk fluks ind i spole STIGER. Induceret strøm skaber et MAGNETFELT der MODVIRKER stigningen → induceret nordpol vender mod approaching magnet (frastødning). Dette virker som en BREMSE på magneten.

Eksempel 2 — magnet ud af spole: nordpol fjerner sig. Fluks FALDER. Induceret strøm skaber felt der STØTTER fluksen (træk magneten tilbage) → induceret sydpol mod magneten (tiltrækning).

Eksempel 3 — rotation: når en metallisk plade roterer i magnetfelt, opstår eddy currents (hvirvel-strømme) der MODVIRKER rotationen → bremse-effekt. Bruges i elektromagnetiske bremser (tog, biler).

Klassisk demo: aluminium-rør + magnet — magnet falder LANGSOMT gennem røret pga. inducerede strømme der modvirker faldet (selv om aluminium ikke er ferromagnetisk!).

Anvendelser

induktionsbremser (Eddy current brakes), metaldetektorer, induktionsovne, vindmøllestyring (når mølle drejer for hurtigt → EMF stiger → bremse-effekt).

Konsekvenser: nogle gange ses Lenz' lov som "naturens dovenskab" — systemet modstår enhver ændring af sin tilstand, hvilket sikrer at energi altid er bevaret i induktionsprocesser.

Læringsmål

• Forklare Lorentzkraft F = qvB·sin(α)
• Anvende Faradays lov EMF = −dΦ/dt
• Forklare Lenz lov
• Beregne transformator-forholdet U₁/U₂ = N₁/N₂
• Forklare generator og motor

Sådan kan du arbejde med emnet

• Brug Lenz lov til at bestemme retningen af en induceret strøm
• Forklar, hvordan Lenz lov er en konsekvens af energibevarelse
• Giv et eksempel, hvor en induceret strøm modvirker den ændring, der skabte den

Eksperiment-forslag

• Slip en stærk magnet ned gennem et alu-rør og en tilsvarende plastikrør, og time faldet — forklar tidsforskellen ud fra Lenz' lov og hvirvelstrømme.
• Byg en simpel induktionsbremse-model med en roterende metalskive nær en magnet, og observer bremseeffekten.
• Diskuter, hvordan Lenz' lov sikrer energibevarelse — hvad ville der ske, hvis induceret strøm i stedet FORSTÆRKEDE fluksændringen?

Brobygning

Lenz' lov forklarer retningen af induceret strøm — denne effekt udnyttes praktisk i transformatoren til at ændre spænding. Næste emne er 'Transformator U₁/U₂ = N₁/N₂'.