Định luật Lenz về chiều của dòng điện cảm ứng là hệ quả của định luật bảo toàn

😎 Cùng DOL xem qua cách giải câu này nhé!

🔎 Hướng dẫn cách làm:

• Theo định luật Faraday, suất điện động cảm ứng trong một mạch là

  \mathcal{E}=-\dfrac{d\Phi}{dt},

  trong đó dấu âm biểu thị định luật Lenz: chiều của dòng điện cảm ứng luôn tạo ra từ trường chống lại sự thay đổi của thông lượng ban đầu.

• Giải thích vật lý: nếu chiều của dòng cảm ứng không chống lại sự thay đổi thông lượng, thì khi ta cho nam châm lại gần cuộn dây (tạo thay đổi thông lượng), dòng cảm ứng sẽ tăng cường sự thay đổi đó và làm cho nam châm càng chạy vào nhanh hơn mà không cần cung cấp công cơ học — điều này dẫn đến khả năng thu được công cơ mà không tiêu tốn năng lượng ban đầu (tạo ra năng lượng từ hư không).

• Để duy trì định luật bảo toàn năng lượng, chiều của dòng cảm ứng phải như Lenz mô tả, khiến từ trường cảm ứng ngược chiều sự thay đổi và sinh ra lực cản, nên ta phải thực hiện công cơ học chống lại lực này. Công cơ học cung cấp năng lượng cho dòng cảm ứng, năng lượng ấy chuyển thành điện năng rồi chủ yếu thành nhiệt năng (hiệu ứng Joule):

  P=I^2R,

  và năng lượng tiêu tán E=\int P\,dt.

• Do đó, chiều của dòng cảm ứng (Luật Lenz) là hệ quả để đảm bảo không vi phạm định luật bảo toàn năng lượng. Các định luật bảo toàn khác (điện tích, động lượng, khối lượng) không trực tiếp giải thích chiều của dòng cảm ứng theo cách trên.

✅ Đáp án: A. năng lượng.