¿Cómo puede explicarse la ley de Lenz en términos de interacción de campo o partícula, sin referirse a la conservación de la energía?

Answer 1

En primer lugar, me gustaría señalar que, en cierto sentido, sacar conclusiones sobre un sistema basado en cosas que ya sabemos es ciencia . Sin embargo, tiene razón, no se trata tanto de memorizar derivaciones como de comprender conexiones.

Entonces, es importante entender cómo la conservación de la energía está relacionada con la Ley de Lenz. A primera vista, se podría decir que si se violara la Ley de Lenz en algún caso, esto podría constituir una violación de la conservación de la energía … no hay memorización aquí. Si una interacción de tipo de la Ley de Faraday causara una retroalimentación positiva entre dos bucles, uno podría imaginar una configuración donde un campo magnético podría incrementarse perpetuamente en una determinada región sin ninguna entrada de energía correspondiente.

Aunque me gusta la forma en que estás pensando … aparentemente no estás satisfecho con esta primera mirada. Lo que buscas es otra conexión basada en interacciones de campo y partícula. Este tipo de curiosidad es lo que impulsa la exploración científica.

Podemos entender la Ley de Lenz en el nivel de partículas considerando la interacción electromagnética entre partículas cargadas eléctricamente y un campo magnético aplicado. La velocidad de las partículas, el campo magnético aplicado y la fuerza resultante sobre las partículas están relacionadas por la regla de la mano derecha. En cualquier caso, puede imaginar (intente pensar en esta imagen por sí mismo y desarrollar las direcciones) las fuerzas resultantes sobre las partículas conspirarán para crear su propio campo magnético que se opone al cambio en el campo magnético aplicado. La Ley de Lenz simplemente resume todos estos casos posibles en una regla ordenada, que luego puede entenderse en términos de otras reglas que hemos creado. Lo importante no es solo que estas reglas sean coherentes entre sí, sino también que Describen correctamente nuestras observaciones. de la realidad .

Answer 2

Si miras el artículo de la ley de Lenz – Wikipedia, no dice nada sobre la conservación de la energía. No sé de dónde sacaste eso. La idea básica de la ley de Lenz y varios otros principios similares que llevan el nombre de otras personas, por ejemplo, el principio de Le Chatelier – Wikipedia, es la estabilidad local. Esto significa que si presionas tu sistema de alguna manera, entonces retrocederá, oponiéndote al cambio que estás tratando de hacer.

Si esto no es cierto, entonces el estado inicial de este sistema no es estable. Eso significa que tiene la capacidad de huir de su estado inicial incluso sin que se le aplique ninguna fuerza. No veo en qué parte de este argumento entra la conservación de la energía, aunque a mí también me gusta mucho la conservación de la energía.

Por ejemplo, una bola que se sienta en la cima de una colina no es localmente estable. si llega una ráfaga de viento y comienza a rodar, seguirá rodando cuesta abajo. Y hay sustancias químicas como la nitroglicerina – Wikipedia, que explotará si las miras con los ojos cruzados. Pero la mayoría de las cosas son localmente estables.

Espero que eso ayude.

Answer 3

Estoy bastante seguro de que la ley de Lenz está verificada experimentalmente y que obedece la Tercera Ley de Newton y la Ley de conservación de la energía. No conozco ninguna prueba matemática de la ley de Lenz, o si existe tal prueba; sin embargo, le daré una respuesta cualitativa sobre cómo puede entenderlo en términos de “interacción de campo”, tal como lo explica.

Supongo que sabes tanto que un flujo magnético cambiante induce una fuerza electromotriz en un cable / bucle, y una corriente consecuente si el circuito está completo, esa es la ley básica de Faraday. Ahora todo lo que debe determinarse es la dirección de la corriente, que está dada por la ley de Lenz.

Imagina que tienes una bobina de cable como parte de un circuito completo y una barra magnética. Supongamos que estuvieras dirigiendo el polo norte del imán hacia la bobina. Por la ley de inducción electromagnética, sabemos que se producirá una corriente en la bobina. También sabemos que la corriente producirá un campo magnético propio, que interactuará con el campo del imán de barra. Hay dos casos posibles:

1. El campo en el extremo de la bobina cerca del imán está en la misma dirección que la del imán, es decir, el extremo de la bobina más cercano al imán es el polo sur . En este caso, el imán se atraerá a la bobina y comenzará a moverse hacia la bobina y a través de ella, sin ningún esfuerzo (fuerza, técnicamente) de su parte. Si la bobina era suficientemente larga, el imán continuará moviéndose para siempre con una aceleración cada vez mayor. Tendrías una máquina de movimiento perpetuo . Claramente, esto es imposible.
2. Eso nos lleva al único otro posible caso: el campo de la bobina está contra el campo del imán. El extremo de la bobina más cercano al imán sería el polo norte y, por lo tanto, rechazaría el imán, lo que obliga a hacer un trabajo para empujarlo hacia la bobina. Esto responde perfectamente a todo.

Answer 4

Supongo que tiene una capacidad de razonamiento hacia la física que, de hecho, lo ayuda a comprender el quid de la materia, pero algunas de las preguntas más grandes (me refiero a unificarlas) (existencia de un agujero negro) y teorías (relatividad) pueden explicarse mediante experimentos mentales. y aplique … Uno de los ejemplos de pensamiento en el imán de barra es exactamente lo que citaría …