Lei de Lenz da Indução Eletromagnética: Definição & Fórmula

O que é a Lei de Lenz?

A lei de Lenz da indução eletromagnética afirma que a direção da corrente induzida em um condutor por um campo magnético variante (conforme a lei de Faraday da indução eletromagnética) é tal que o campo magnético criado pela corrente induzida opõe-se ao campo magnético inicial que o produziu. A direção deste fluxo de corrente é dada pela regra da mão direita de Fleming.

Isso pode ser difícil de entender no início—então vamos analisar um exemplo de problema.

Lembre-se de que, quando uma corrente é induzida por um campo magnético, o campo magnético que essa corrente induzida produzirá criará seu próprio campo magnético.

Este campo magnético sempre será tal que opõe-se ao campo magnético que originalmente o criou.

No exemplo abaixo, se o campo magnético “B” está aumentando – como mostrado em (1) – o induzido campo magnético atuará em oposição a ele.

Quando o campo magnético “B” está diminuindo – como mostrado em (2) – o induzido campo magnético atuará novamente em oposição a ele. Mas desta vez ‘em oposição’ significa que está agindo para aumentar o campo – já que está opondo-se à taxa de mudança decrescente.

A lei de Lenz baseia-se na lei de Faraday da indução. A lei de Faraday nos diz que um campo magnético variante induzirá uma corrente em um condutor.

A lei de Lenz nos diz a direção dessa corrente induzida, que opõe-se ao campo magnético inicial que a produziu. Isso é indicado na fórmula da lei de Faraday pelo sinal negativo (‘–’).

Esta mudança no campo magnético pode ser causada pela alteração da intensidade do campo magnético, movendo um ímã para perto ou longe da bobina, ou movendo a bobina para dentro ou para fora do campo magnético.

Em outras palavras, podemos dizer que a magnitude do EFM induzido no circuito é proporcional à taxa de variação do fluxo.

Fórmula da Lei de Lenz

A lei de Lenz afirma que, quando um EFM é gerado por uma mudança no fluxo magnético conforme a lei de Faraday, a polaridade do EFM induzido é tal que produz uma corrente induzida cujo campo magnético opõe-se ao campo magnético inicial que o produziu.

O sinal negativo usado na lei de Faraday da indução eletromagnética indica que o EFM induzido (ε) e a mudança no fluxo magnético (δΦB) têm sinais opostos. A fórmula da lei de Lenz é mostrada abaixo:

Onde:

• ε = EFM induzido

• δΦB = mudança no fluxo magnético

• N = Número de espiras na bobina

Lei de Lenz e Conservação de Energia

Para obedecer à conservação de energia, a direção da corrente induzida pela lei de Lenz deve criar um campo magnético que opõe o campo magnético que o criou. De fato, a lei de Lenz é uma consequência da lei de conservação de energia.

Por que isso? Bem, vamos fingir que não fosse o caso e ver o que acontece.

Se o campo magnético criado pela corrente induzida estiver na mesma direção do campo que o produziu, então esses dois campos magnéticos se combinariam e criariam um campo magnético maior.

Este campo magnético combinado maior, por sua vez, induziria outra corrente no condutor com o dobro da magnitude da corrente induzida original.

E isso, por sua vez, criaria outro campo magnético que induziria mais uma corrente. E assim por diante.

Portanto, podemos ver que, se a lei de Lenz não ditasse que a corrente induzida deve criar um campo magnético que opõe-se ao campo que o criou – acabaríamos com um ciclo de feedback positivo infinito, violando a conservação de energia (já que estaríamos efetivamente criando uma fonte de energia infinita).

A lei de Lenz também obedece à terceira lei do movimento de Newton (ou seja, para toda ação há sempre uma reação igual e oposta).

Se a corrente induzida cria um campo magnético que é igual e oposto à direção do campo magnético que o cria, então só assim pode resistir à mudança no campo magnético na área. Isso está de acordo com a terceira lei do movimento de Newton.

Lei de Lenz Explicada

Para melhor compreender a lei de Lenz, consideremos dois casos: