ハインリッヒ・レンツ（エミル・レンツとも呼ばれる）はバルト・ドイツ人の物理学者であり、彼の初期の一部の名声を持っていない可能性があります マイケルファラデーのような19世紀の仲間ですが、それでも謎を解くための重要な要素を提供してくれました 電磁気。
彼の仲間の何人かが同様の発見をしている間、レンツの名前はレンツの法則 主に、彼の綿密なメモ取り、彼の実験の包括的な文書化、および科学的方法への献身のためです。当時は珍しい。 法律自体はの重要な部分を形成しますファラデーの電磁誘導の法則、具体的には方向誘導電流が流れます。
法律は最初は頭を悩ませるのが難しいかもしれませんが、重要な概念を理解すれば、うまくいくでしょう 乱気流の問題のような実際的な問題を含む、電磁気学のより深い理解へのあなたの道 電流。
ファラデーの法則
ファラデーの誘導の法則は、誘導された起電力ワイヤーのコイル（または単にループの周り）の（EMF、一般に「電圧」と呼ばれる）は、そのループを通る磁束の変化率を引いたものです。 数学的に、そして導関数をより単純な「変化」（Δで表される）に置き換えると、法則は次のように述べています。
\ text {誘導起電力} = −N \ frac {∆ϕ} {∆t}
どこt時間です、Nはワイヤのコイルの巻き数であり、ファイ（ϕ）は磁束です。 磁束の定義はこの方程式にとって非常に重要であるため、次のことを覚えておく価値があります。
ϕ = \ bm {B∙A} = BA \ cos（θ）
これは磁場の強さに関係します、B、ループの領域にA、およびループとフィールドの間の角度（θ）、ループ角度は領域に垂直として定義されます（つまり、ループの外側をまっすぐに指します）。 方程式にはcosが含まれているため、フィールドがループと直接位置合わせされている場合は最大値になり、ループに垂直な場合（つまり、「サイドオン」）は0になります。
まとめると、これらの方程式は、断面積を変更することにより、ワイヤーのコイルにEMFを作成できることを示しています。A、磁場の強さB、または領域と磁場の間の角度。 誘導されたEMFの大きさは、これらの量の変化率に正比例します。もちろん、EMFを誘導するために、これらの変化の1つである必要はありません。
ファラデーの法則は、ジェームズクラークマクスウェルによって電磁気学の4つの法則の1つとして使用されましたが、通常は次の線積分として表されます。 閉ループの周りの磁場（これは本質的に誘導起電力の別の言い方です）と変化率は次のように表されます。 デリバティブ。
レンツの法則
レンツの法則は、誘導電流が流れる方向を示しているため、ファラデーの法則にカプセル化されています。 レンツの法則を述べる最も簡単な方法は、磁束の変化が次の方向に電流を誘導することです。反対する 変化それが原因でした。
言い換えれば、電流が流れるとき、それはそれ自身の磁場を生成するので、 誘導電流は、新しい磁場が磁束の変化と反対の方向にあるようなものです。 それを作成しました。 負の符号があるため、ファラデーの法則にカプセル化されています。 これは、誘導されたEMFが磁束の元の変化に対抗することを示しています。
簡単な例として、外部磁場が右側から直接その方向を向いている（つまり、 コイルの中心で、力線が左を向いている場合）、外部電界の大きさは増加しますが、同じ状態を維持します 方向。 この場合、ワイヤに誘導された電流が流れて、コイルの右側を指す磁場が生成されます。
代わりに外部磁場の大きさが減少すると、誘導電流は磁束を打ち消すため、元の磁場と同じ方向に磁場を生成するように流れます。変更単にフィールドに反対するのではなく。 それ以来変化を打ち消し、必ずしも方向性を打ち消す、これは、反対方向にフィールドを作成する場合と、同じ方向にフィールドを作成する場合があることを意味します。
右手の法則（と区別するために右手の法則と呼ばれることもあります）を使用できます。 結果として生じる電気の方向を決定するために物理学で使用されるもう1つの右手の法則） 電流。 ルールは非常に簡単に適用できます。誘導によって生成される磁場の方向を計算します。 電流を流し、右手の親指をその方向に向けてから、指を内側に曲げます。 指が曲がる方向は、電流がワイヤーのコイルを流れる方向です。
レンツの法則の例
レンツの法則が実際にどのように機能するかの具体的な例は、概念を固めるのに役立ちます。 最も単純なのは、上記の例と非常によく似ています。磁場に出入りするワイヤーのコイルです。 ループがフィールドに移動すると、ループを通る磁束が増加します（ コイル）、磁束の変化率に対抗する電流を誘導し、その方向に磁場を生成します モーション。
コイルが手前に移動している場合、右手の法則とレンツの法則は、電流が反時計回りに流れることを示しています。 コイルが動いていた場合でる磁場の変化は、基本的に磁束が増加するのではなく徐々に減少するため、正反対の電流が誘導されます。
この状況は、棒磁石をコイルの中心に出し入れするのに似ています。これは、磁石を内側に移動すると、磁場が 強くなると、誘導された磁場は磁石の動きに対抗するように働くので、の観点から反時計回りに 磁石。 ワイヤーのコイルの中心から移動すると、磁束が減少し、誘導された磁気が減少します 磁場は再び磁石の動きに対抗するように働きますが、今回は磁石の観点から時計回りです。
より複雑な例では、固定磁場内で回転するワイヤーのコイルが含まれます。これは、角度が変化すると、ループを通る磁束も変化するためです。 磁束が減少している間、誘導電流は磁束の変化に対抗する磁場を生成するため、外部磁場と同じ方向になります。 磁束の増加中に、反対のことが起こり、電流が誘導されて磁束の増加に対抗するため、外部磁場とは反対の方向になります。 これにより交流電圧が発生し（ループが180度回転するたびに誘導起電力が切り替わるため）、これを使用して交流を生成できます。
レンツの法則と渦電流
渦電流は、レンツの法則に従う小さな電流の名前です。 ただし、特に、この名前は、水中で漕ぐときにオールの周りに見られる渦に類似した、導体内の小さなループ電流に関連して使用されます。
導体が磁場の中を移動するとき-たとえば、金属の振り子が次の極の間で揺れるように 馬蹄形の磁石–渦電流が誘導され、レンツの法則に従って、これらは モーション。 これは磁気減衰につながります（誘導場は必然的に機能するため）に対してそれを作成したモーション）、磁気ブレーキシステムなどで生産的に使用できます ジェットコースターの場合ですが、発電機や変圧器などのデバイスのエネルギーの浪費の原因になります。
渦電流を減らす必要がある場合、導体は薄い絶縁層によって複数のセクションに分離されます。これにより、渦電流のサイズが制限され、エネルギー損失が減少します。 ただし、渦電流はファラデーとレンツの法則の必要な結果であるため、完全に防止することはできません。