Ο κανόνας του Lenz
Το επαγωγικό ηλεκτρικό ρεύμα στον αγωγό, το οποίο εμφανίζεται όταν αλλάζει η μαγνητική ροή, κατευθύνεται με τέτοιο τρόπο ώστε το μαγνητικό του πεδίο να εξουδετερώνει την αλλαγή της μαγνητικής ροής.
Το 1831, ο Άγγλος φυσικός Michael Faraday ανακάλυψε αυτό που σήμερα ονομάζεται νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday, σύμφωνα με τον οποίο μια αλλαγή στη μαγνητική ροή μέσα σε ένα αγώγιμο κύκλωμα διεγείρει ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτό το κύκλωμα ακόμα κι αν δεν υπάρχει πηγή ισχύος στο κύκλωμα. Το ζήτημα της κατεύθυνσης του ρεύματος επαγωγής, που άφησε ανοιχτό ο Faraday, λύθηκε σύντομα από τον Ρώσο φυσικό Emil Khristianovich Lenz.
Φανταστείτε ένα κλειστό κυκλικό κύκλωμα μεταφοράς ρεύματος χωρίς συνδεδεμένη μπαταρία ή άλλη πηγή ενέργειας, στο οποίο εισάγεται ένας μαγνήτης με τον βόρειο πόλο. Αυτό θα αυξήσει τη μαγνητική ροή που διέρχεται από το κύκλωμα και, σύμφωνα με το νόμο του Faraday, θα εμφανιστεί ένα επαγόμενο ρεύμα στο κύκλωμα. Αυτό το ρεύμα, με τη σειρά του, σύμφωνα με το νόμο Biot-Savart, θα δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο, οι ιδιότητες του οποίου δεν διαφέρουν από τις ιδιότητες του πεδίου ενός συνηθισμένου μαγνήτη με βόρειο και νότιο πόλο. Ο Lenz μόλις κατάφερε να ανακαλύψει ότι το επαγόμενο ρεύμα θα κατευθυνθεί με τέτοιο τρόπο ώστε ο βόρειος πόλος του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από το ρεύμα να προσανατολίζεται προς τον βόρειο πόλο του εισαγόμενου μαγνήτη. Εφόσον υπάρχουν αμοιβαίες απωθητικές δυνάμεις μεταξύ των δύο βόρειων πόλων των μαγνητών, το επαγωγικό ρεύμα που προκαλείται στο κύκλωμα θα ρέει ακριβώς σε τέτοια κατεύθυνση που θα εξουδετερώσει την εισαγωγή ενός μαγνήτη στο κύκλωμα. Και αυτή είναι μόνο μια ειδική περίπτωση, και σε μια γενικευμένη διατύπωση, ο κανόνας του Lenz λέει ότι το ρεύμα επαγωγής κατευθύνεται πάντα με τέτοιο τρόπο ώστε να εξουδετερώνει τη βασική αιτία που το προκάλεσε.
Σήμερα προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν τον κανόνα του Lenz στις υπεραστικές επιβατικές μεταφορές. Πρωτότυπα τρένων στο λεγόμενο μαγνητικό μαξιλάρι έχουν ήδη κατασκευαστεί και δοκιμάζονται. Κάτω από το κάτω μέρος του αυτοκινήτου ενός τέτοιου τρένου, τοποθετούνται ισχυροί μαγνήτες, που βρίσκονται λίγα εκατοστά από το φύλλο χάλυβα. Όταν το τρένο κινείται, η μαγνητική ροή που διέρχεται από το περίγραμμα του καμβά αλλάζει συνεχώς και προκύπτουν ισχυρά ρεύματα επαγωγής, δημιουργώντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που απωθεί τη μαγνητική ανάρτηση του τρένου (παρόμοια με το πώς προκύπτουν απωστικές δυνάμεις μεταξύ του κυκλώματος και ο μαγνήτης στο παραπάνω πείραμα). Αυτή η δύναμη είναι τόσο μεγάλη που, έχοντας αποκτήσει κάποια ταχύτητα, το τρένο κυριολεκτικά ξεφεύγει από τον καμβά κατά 10-15 εκατοστά και, στην πραγματικότητα, πετάει στον αέρα. Τα τρένα με μαγνητική αιώρηση είναι ικανά να φτάσουν ταχύτητες άνω των 500 km/h,
***
Ο Emil Khristianovich LENTS
Heinrich Friedrich Emil Lenz, 1804–65
Ρώσος φυσικός. Γεννήθηκε στο Dorpat (τώρα Tartu, Εσθονία), αποφοίτησε από το Dorpat (τώρα Tartu) University. Ενώ ήταν ακόμη φοιτητής, συμμετείχε σε μια παγκόσμια γεωλογική αποστολή. Δίδαξε στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, από το 1836 ως καθηγητής. Ο Lenz έπαιξε εξέχοντα ρόλο στους ρωσικούς επιστημονικούς κύκλους της εποχής του. Όλη η κύρια επιστημονική έρευνα του Lenz είχε ως στόχο τη μελέτη των φαινομένων της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και του ηλεκτρομαγνητισμού.
