Lei de Lenz da Indución Electromagnética: Definición e Fórmula

Que é a Lei de Lenz?

A lei de Lenz da indución electromagnética establece que a dirección da corrente inducida nun condutor por un campo magnético cambiante (segundo a lei de Faraday da indución electromagnética) é tal que o campo magnético creado pola corrente inducida opónese ao campo magnético inicial que a produciu. A dirección deste fluxo de corrente dáse segundo a regra da man dereita de Fleming.

Isto pode ser difícil de entender ao principio—por tanto, vexamos un exemplo.

Lembremos que cando unha corrente é inducida por un campo magnético, o campo magnético que esta corrente inducida produce creará o seu propio campo magnético.

Este campo magnético será sempre tal que opónese ao campo magnético que orixinalmente o creou.

No exemplo seguinte, se o campo magnético “B” está aumentando – como se mostra en (1) – o inducido campo magnético actuará en oposición a el.

Cando o campo magnético “B” está diminuíndo – como se mostra en (2) – o inducido campo magnético actuará de novo en oposición a el. Pero desta vez ‘en oposición’ significa que está actuando para aumentar o campo – xa que está oponéndose á taxa de cambio decrecente.

A lei de Lenz basease na lei de Faraday da indución. A lei de Faraday dinos que un campo magnético cambiante inducirá unha corrente nun condutor.

A lei de Lenz dinos a dirección desta corrente inducida, que opónese ao campo magnético inicial que a produciu. Isto está significado na fórmula da lei de Faraday polo signo negativo (‘–’).

Este cambio no campo magnético pode ser causado por cambiar a forza do campo magnético movendo un imán cara ou lonxe da bobina, ou movendo a bobina cara ou fóra do campo magnético.

En outras palabras, podemos dicir que a magnitude da FEM inducida no circuito é proporcional á taxa de cambio de fluxo.

Fórmula da Lei de Lenz

A lei de Lenz establece que cando unha FEM é xerada por un cambio no fluxo magnético segundo a Lei de Faraday, a polaridade da FEM inducida é tal, que produce unha corrente inducida cuyo campo magnético opónese ao campo magnético inicial que a produciu.

O signo negativo usado na lei de Faraday da indución electromagnética indica que a FEM inducida (ε) e o cambio no fluxo magnético (δΦB) teñen signos opostos. A fórmula da lei de Lenz amóstrase a continuación:

Onde:

• ε = FEM inducida

• δΦB = cambio no fluxo magnético

• N = Número de voltas na bobina

A Lei de Lenz e a Conservación da Enerxía

Para cumprir a conservación da enerxía, a dirección da corrente inducida segundo a lei de Lenz debe crear un campo magnético que se oponga ao campo magnético que a creou. De feito, a lei de Lenz é unha consecuencia da lei da conservación da enerxía.

Por que é así? Ben, fingamos que non fose o caso e vexamos o que sucede.

Se o campo magnético creado pola corrente inducida está na mesma dirección que o campo que o produciu, entón estes dous campos magnéticos combinarían e crearían un campo magnético maior.

Este campo magnético combinado, por sua vez, induciría outra corrente dentro do condutor, do dobre da magnitude da corrente inducida orixinal.

E este, por sua vez, crearía outro campo magnético que induciría outra corrente. E así sucesivamente.

Así, podemos ver que se a lei de Lenz non dictara que a corrente inducida debe crear un campo magnético que opónese ao campo que o creou – entón acabaríamos cun ciclo de realimentación positiva infinito, rompendo a conservación da enerxía (xa que estamos eficazmente creando unha fonte de enerxía infinita).

A lei de Lenz tamén obedece a terceira lei do movemento de Newton (é dicir, a cada acción hai sempre unha reacción igual e oposta).

Se a corrente inducida crea un campo magnético que é igual e oposto á dirección do campo magnético que a creou, entón só así pode resistir o cambio no campo magnético na área. Isto está de acordo coa terceira lei do movemento de Newton.

Lei de Lenz Explicada

Para mellor comprender a lei de Lenz, consideremos dous casos:

<