LENZŮV ZÁKON
Pomůcky: 2 akumulátory, dlouhé I jádro, cívka 600 z, kovový prstenec (jednozávitová cívka) na niti, stojan, stojánek, ampérmetr, spínač, spojovací vodiče
Prohlédněme si zapojení.
Do série jsou zapojeny dva akumulátory, ampérmetr, cívka se 600 závity nasunutá na dlouhém jádře tvaru I a spínač (PRIMÁRNÍ OBVOD).
Prstenec zavěšený na niti (na stojanu) je nasunut na jádro (umístěné na stojánku) tak, aby se mohl volně pohybovat (nedotýká se jádra) (SEKUNDÁRNÍ OBVOD).
Když demonstrátor sepne spínač – zapne proud v primárním obvodu, prstenec se od cívky vzdálí a pak se vrátí do původní polohy. Po vypnutí spínače – přerušení proudu se prstenec vychýlí na opačnou stranu, tj. k cívce, a pak koná tlumené kmity.
Zapínání a vypínání proudu (průchod proudu primárním obvodem) lze kontrolovat na připojeném ampérmetru.
Proč se kroužek odpuzuje nebo přitahuje?
Vychylování kroužku vysvětluje tzv. Lenzův zákon (viz podobný pokus – „Levitující kroužek“).
Zkusme naopak na základě vychylování kroužku dospět k Lenzově zákonu.
Pomocí návodných otázek můžete zjistit, jaký směr má indukovaný elektrický proud v uzavřeném kroužku a co způsobuje jeho magnetické pole, což je obsahem Lenzova zákona.
Pomocné otázky:
Co se děje v sekundárním obvodu, když sepneme spínač?
Co platí pro vodiče, jimiž prochází proud souhlasným směrem, resp. jimiž procházejí proudy opačného směru? (viz video ukázka „Vzájemné působení vodičů s proudem“)
Směr indukovaného proudu určíme ze vzájemného silového působení proudů v cívce a prstenci.
Když zapneme proud v primárním obvodu, přitahují se prstenec a cívka nebo se odpuzují?
Prochází prstencem proud souhlasným směrem jako v 600 závitové cívce nebo opačným?
Co se stane při přerušení primárního proudu v sekundárním obvodu?
Přitahují se prstenec a cívka po vypnutí spínače nebo se odpuzují?
Prochází prstencem proud souhlasným směrem jako v 600 závitové cívce nebo opačným?
Abychom mohli určit, co způsobuje magnetické pole kolem prstence, je potřeba si připomenout Ampérovo pravidlo pravé ruky pro cívku. Jak zní?
Pomocí Ampérova pravidla pravé ruky pro cívku určete, jaký směr bude mít při zapnutí proudu v primárním obvodu magnetická indukce (magnetické indukční čáry) uvnitř prstence
a uvnitř primární cívky.
Obě pole utváří magnetické pole v jádře cívky.
Posiluje magnetické pole indukovaného proudu magnetické pole od primární cívky nebo ho zeslabuje?
Pomocí Ampérova pravidla pravé ruky pro cívku určete, jaký směr bude mít při vypnutí proudu v primárním obvodu magnetická indukce (magnetické indukční čáry) uvnitř prstence
a uvnitř primární cívky.
Obě pole utváří magnetické pole v jádře cívky.
Posiluje magnetické pole indukovaného proudu magnetické pole od primární cívky nebo ho zeslabuje?
Zmíněné závěry můžeme shrnout:
Indukovaný elektrický proud v uzavřeném obvodu má takový směr, že svým magnetickým polem působí proti změně magnetického indukčního toku, která je jeho příčinou.
Tomuto tvrzení se říká Lenzův zákon.
Poznámka 1:
Na začátku jsme řekli, že pomocí Lenzova zákona lze vysvětlit vychylování kroužku. Zde je takové malé vysvětlení (opačný postup, než jsme volili v předchozím). V prstenci (v sekundární cívce) se při zapnutí indukuje napětí, uzavřeným kroužkem prochází indukovaný proud. Tento proud má dle Lenzova zákona opačný směr než proud procházející primární cívkou. Proudy nesouhlasných směrů se odpuzují, tj. primární a sekundární cívka se odpuzují, což způsobuje, že se prstenec vzdálí od primární cívky. Naopak při vypnutí má indukovaný proud v prstenci dle Lenzova zákona souhlasný směr s proudem procházejícím primární cívkou. Proudy souhlasných směrů se přitahují, prstenec se přitáhne k primární cívce.
Podobné chování můžeme pozorovat v ukázce „Levitující kroužek“, akorát tam je místo stejnosměrného zdroje použit zdroj střídavý, který zapříčiňuje neustálé změny proudu v primárním obvodu.
Poznámka 2:
Ve formulaci Faradayova zákona elektromagnetické indukce je Lenzův
zákon zahrnut v podobě znaménka mínus. (Změní-li se magnetický indukční tok uzavřeným vodičem
za dobu Dt
o DF, indukuje se ve vodiči elektromotorické napětí, jehož
střední hodnota je 
.)