חוק לנץ הוא חוק בתורת החשמל (אלקטרומגנטיות). על-מנת להסביר את חוק לנץ יש לדעת תחילה מספר דברים על הקשר בין זרמים חשמליים ובין שדות מגנטיים. את החוק ניסח הפיסיקאי הגרמני היינריך לנץ (Heinrich Friedrich Emil Lenz) בשנת 1834.


היינריך לנץ (ויקיפדיה)

כאשר שדה מגנטי משתנה בזמן הוא גורם לזרם חשמלי. חוק זה נקרא חוק פאראדיי (Faraday) והוא אחד החוקים החשובים בתורת החשמל – מכיוון שהוא מקשר בין תופעה חשמלית ותופעה מגנטית. אם ניקח מגנט ונקרב אותו ללולאת נחושת, לדוגמא, ייווצר זרם בלולאה. זאת מפני שככל שהמגנט קרוב יותר ללולאה השדה חזק יותר, והוא מתחזק עם התקרבות המגנט. הלולאה "מרגישה" את השדה המגנטי המתחזק עם הזמן וזרם חשמלי נוצר בה.

אולם באיזה כיוון יזרום הזרם? הזרם בלולאה יכול לזרום בשני כיוונים שונים. לדוגמא עם או נגד כיוון השעון. חוק לנץ אומר לנו באיזה כיוון יזרום הזרם, אבל לפני שנבין איך הוא אומר זאת צריך עוד משהו קטן.

כאן נכנס לתמונה חוק חשוב נוסף של תורת החשמל, שנקרא חוק אמפר (Ampere). חוק זה אומר שזרם חשמלי גורם לשדה מגנטי – שוב אנו רואים חוק שמקשר בין תופעה חשמלית ותופעה מגנטית. ניזכר מה היה לנו עד עכשיו. קירבנו מגנט ללולאה ויצרנו זרם בלולאה, הזרם בלולאה יוצר שדה מגנטי משלו שמצטרף לשדה המגנטי ה"מקורי" של המגנט.

חוק לנץ אומר שהזרם יזרום כך, שכיוון השדה המגנטי שיוצר הזרם יהיה בכיוון הפוך לכיוון מגמת ההתחזקות של השדה המגנטי המקורי, כלומר שואף להפחית אותו. אם הזרם היה זורם בכיוון השני אזי, תוך כדי היווצרות הזרם, הוא היה יוצר שדה מגנטי שמגביר את השדה המגנטי המקורי, השדה היה מתגבר עוד יותר, בעקבותיו הזרם היה מתגבר עוד יותר וכו' והיינו מקבלים לבסוף זרם "אינסופי", דבר שאינו מתקבל על הדעת.

זה לא אומר שאי אפשר ליצור זרם בלולאה ע"י קירוב המגנט, זה רק אומר שצריך לעבוד יותר קשה.

לכן גם אומרים שחוק לנץ קשור לחוק שימור האנרגיה – הוא "דואג" שלא תופיע אנרגיה יש מאין.

לסיכום, בניסוח יותר "מדעי": חוק לנץ קובע שזרם המושרה במעגל יזרום במגמה כזו שיתנגד לשינוי שיצר אותו מלכתחילה.

מאת: איתי שומרוני
המחלקה לכימיה פיסיקאלית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

גם לכם יש שאלה למומחים שלנו? קדימה! תשאלו!

8 תגובות

  • חכםולוג

    אבל למה ????????????????????????????????????????

    מה ההסבר לתופעה?????????

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל כורם

    הבהרה

    <p>
    שלום, תוכל/י למקד יותר את שאלתך? הסבר לאיזו תופעה את/ה מחפש/ת? התופעה של השראה אלקטרומגנטית - שינוי בשדה מגנטי גורם לזרם? או ספציפית כיוון זרימת הזרם במוליך בנוכחות שדה מגנטי (חוק לנץ)? חוק לנץ נגזר ממשוואות מקסוול, שחוק פאראדיי הוא למעשה אחת מהן. המשוואות מתארות כיצד שדות חשמליים ושדות מגנטיים נוצרים ומשפיעים זה על זה. הבסיס למשוואות אלו הוא העובדה שבין מטענים חשמליים פועל כוח: מטענים זהים דוחים זה את זה ומטענים שונים מושכים זה את זה, בעוצמה שדועכת כמו ריבוע המרחק ביניהם. בעזרת עובדה זו בשילוב עם חוקי היחסות הפרטית ניתן לפתח את משוואות מקסוול, ובעזרתן ניתן להסביר את התופעות שאנו מבחינים בהם בניסויים, כמו חוק לנץ.&nbsp;<br />
    <span style="font-size: 12px; line-height: 1.5em;">יעל</span></p>

  • תודה רבה

    חוק היחסות הפרטית

    היא למיטב הבנתי חלק מתורת הקוונטים ולא חתוה ניוטונית קלאסית לעומת זאת בתגובה הבאה ליוחאי (שזה גם אני) נאמר שחוק לנץ נובע מהתורה הקלאסית
    אז יצאתי מבולבל

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל כורם

    הבהרה נוספת

    <p>
    היי יוחאי, אני אנסה להבהיר. קודם כל, תורת היחסות היא תיאוריה נפרדת מתורת הקוונטים, והיא כוללת את תורת היחסות הכללית ואת תורת היחסות הפרטית. שתי התורות האלו (קוונטים ויחסות) עדיין לא היו קיימות כשהתגלה חוק פאראדיי, שתיאר כיצד שינוי בשדה מגנטי גורם לזרם חשמלי, יחד עם חוק לנץ שקבע באיזה כיוון יזרום הזרם. החוקים האלו התגלו כחוקים אמפיריים - כלומר הם ניסחו בצורה מתמטית תוצאות של ניסויים.<br />
    מאוחר יותר תיאר מקסוול את החוקים האלה יחד עם חוקים אחרים, כמו חוק אמפר, בעזרת ארבע משוואות - אלו הן משוואות מקסוול. משוואות אלו מהוות את הבסיס לתורת האלקטרומגנטיות הקלאסית. אם מקבלים אותן כנקודת התחלה ניתן להגיע לחוק פאראדיי (למרות שהוא התגלה היסטורית קודם לכן), ולכל החוקים האחרים באלקטרומגנטיות קלאסית.<br />
    תורת היחסות הפרטית נולדה ארבעים שנה לאחר ניסוח משוואות מקסוול, והיא קשורה אליהן מאוד. איינשטיין ציין את משוואות מקסוול כאחד המניעים שגרמו לו לפתח את תורת היחסות הפרטית. בעזרת תורה זו, הסביר איינשטיין ששדה חשמלי ושדה מגנטי הם למעשה אותה תופעה, שתלויה במהירות היחסית של הצופה ביחס אליהם. כך הוא חשף את הסימטריה החבויה במשוואות מקסוול. כך שניתן לומר שהמשקפיים של היחסות הפרטית עוזרות להסביר ולהבין את משוואות מקסוול בצורה שלמה יותר.</p>

  • מטורף

    אני רק לינק קטן

    http://ptc.weizmann.ac.il/?CategoryID=1669&ArticleID=4503

  • התחמקת

    מבט חד

    ראשית
    אם משוואות מקסוול היו השראה לתורת היחסות
    הרי שתורת היחסות היא בעצמה תורת הקוונטים
    למרות שאיינשטין לא אהב את הרעיון
    שנית
    אולי תחלוק איתנו את החכמה
    מתי נצרכת תורת הקוונטים לאלקטרומגנטיות?

  • יוחאי

    מה קורה שם?

    האם ישנו הסבר קוונטי כלשהו לתופעה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל כורם

    תשובה

    חוק לנץ נובע מהתורה הקלאסית של אלקטרומגנטיות, שמתארת כיצד שדות חשמליים ומגנטיים נוצרים ומשפיעים זה על זה. ניתן להבחין בתופעה שחוק זה מתאר - כיוון הזרם במעגל יהיה כזה שיתנגד לשינוי בשדה המגנטי שיצר אותו - במערכות שאינן קוונטיות אלא שייכות לעולם הקלאסי היומיומי שאנו מכירים. במערכות כאלו, התורה הקלאסית (ובכללה חוק לנץ) היא מדויקת מאוד. קיימת גם תורה אלקטרומגנטית קוונטית, שנדרשת כדי להסביר תופעות בקנה מידה קוונטי. אולם היא איננה נדרשת כדי להסביר את חוק לנץ.

תגובות פייסבוק