A Lenz‑törvény bemutatására szolgáló eszköz két darab, állványra függesztett, könnyű alumínium gyűrűből áll. Az egyik gyűrű zárt, a másik nyitott. A gyűrűpár könnyen elfordul az eszköz tengelye körül. A kísérlet során egy rúdmágnest szeretnénk áttolni a gyűrűkön. Azt tapasztaljuk, hogyha a zárt gyűrűn akarjuk áttolni a rúdmágnest, az eszköz a mágnes mozgatásának irányába elfordul. Ha a rúdmágnest a nyitott gyűrűn próbáljuk eltolni, elfordulást nem tapasztalunk
Magyarázza meg, miért fordul el a zárt gyűrű a rúdmágnes közelítése során! Milyen erő hat a gyűrűre és miért? Változik‑e az elfordulás iránya, ha a rúdmágnest másik pólusával közelítjük a zárt gyűrűhöz? Miért nem zajlik le a jelenség, ha a nyitott gyűrűhöz közelítjük a rúdmágnest?
A rúdmágnes zárt gyűrűn való áttolásának elemzése:
14 pont
(bontható)
A rúdmágnes tere inhomogén (2 pont), így az alumíniumgyűrű változó mágneses térbe kerül a mágnes közelítése során (2 pont). A változó mágneses tér hatására a gyűrűben feszültség indukálódik (2 pont). Mivel az alumínium jó vezető, ezért a zárt gyűrűben az indukált feszültség hatására áram fog folyni (2 pont). A zárt gyűrűben indukálódott áram kölcsönhatásba lép a mágnesrúd mágneses terével (2 pont) oly módon, hogy azt a hatást, ami az indukcióra vezetett (azaz a mágnesrúd közeledését), Lenz törvényének megfelelően (2 pont) akadályozza (2 pont).
A mágnesrúd fordított pólussal való közelítésének elemzése:
3 pont
(bontható)
A jelenséget nem befolyásolja a mágneses tér iránya, hiszen annak oka a mágneses tér változása (2 pont), az eszköz ugyanúgy fog elfordulni (1 pont).
A nyitott gyűrű esetének vizsgálata:
3 pont
(bontható)
Mivel a gyűrű nyitott, abban nem indul meg számottevő áram (2 pont) az indukált feszültség hatására, így nem ébred forgató erő a rúdmágnes és az indukált áram mágneses terének kölcsönhatása miatt (1 pont).
Összesen: 20 pont