Heinrich Lenz (também conhecido como Emil Lenz) era um físico báltico-alemão que pode não ter a fama de alguns de seus colegas do início do século 19 como Michael Faraday, mas que ainda contribuiu com uma peça fundamental para resolver os mistérios de eletromagnetismo.

Enquanto alguns de seus colegas estavam fazendo descobertas semelhantes, o nome de Lenz foi atribuído à lei de Lenz em grande parte por causa de suas anotações meticulosas, documentação abrangente de seus experimentos e dedicação ao método científico incomum para A Hora. A lei em si constitui uma parte importante da lei de indução eletromagnética de Faraday e informa especificamente a direção em que a corrente induzida flui.

A lei pode ser difícil de entender primeiro, mas depois de entender o conceito-chave, você estará no caminho de uma compreensão muito mais profunda do eletromagnetismo, incluindo questões práticas como o problema das correntes parasitas.
Lei de Faraday

Lei de Faraday a indução afirma que a força eletromotriz induzida (EMF, comumente referida como "tensão") em uma bobina de fio (ou simplesmente em torno de um laço) é menos a taxa de variação do fluxo magnético através desse laço. Matematicamente, e substituindo a derivada por uma "mudança de" mais simples (representada por ∆), a lei declara:
\\ text {EMF induzido} \u003d −N \\ frac {∆ϕ} {∆t}

Onde < em> t
é tempo, N
é o número de voltas na bobina de arame e phi (ϕ) é o fluxo magnético. A definição de fluxo magnético é muito importante para esta equação, por isso vale lembrar que:
which \u003d \\ bm {B ∙ A} \u003d BA \\ cos (θ)

que relaciona a força do campo magnético, B
, para a área do loop A
, e o ângulo entre o loop e o campo ( θ
), com o ângulo do loop definido como perpendicular ao área (ou seja, apontando diretamente para fora do loop). Como a equação envolve cos, é no valor máximo quando o campo está diretamente alinhado com o loop e em 0 quando é perpendicular ao loop (ou seja, “lado a lado”).

Tomados em conjunto, esses As equações mostram que você pode criar um CEM em uma bobina de fio alterando a área da seção transversal A
, a força do campo magnético B
ou o ângulo entre a área e o campo magnético. A magnitude da CEM induzida é diretamente proporcional à taxa de variação dessas quantidades e, é claro, não precisa ser apenas uma dessas mudanças para induzir a CEM.

A lei de Faraday foi usada por James Clerk Maxwell como uma de suas quatro leis do eletromagnetismo, embora seja geralmente expressa como a integral de linha do campo magnético em torno de um loop fechado (que é essencialmente outra maneira de dizer a EMF induzida) e a taxa de mudança é expressa como uma derivada.
Lei de Lenz

A lei de Lenz está encapsulada na lei de Faraday porque nos diz a direção na qual a corrente elétrica induzida flui. A maneira mais simples de declarar a lei de Lenz é que as mudanças no fluxo magnético induzem as correntes em uma direção que se opõe à mudança que a causou.
Em outras palavras, porque quando a corrente flui, ela gera seu próprio campo magnético, a direção da a corrente induzida é tal que o novo campo magnético está em uma direção oposta às mudanças de fluxo que o criaram. Está encapsulado na lei de Faraday por causa do sinal negativo; isso indica que a EMF induzida se opõe à mudança original no fluxo magnético.

Para um exemplo simples, imagine uma bobina de fio com um campo magnético externo apontando diretamente para ele do lado direito (ou seja, para o centro da bobina e com as linhas de campo apontando para a esquerda) e o campo externo aumentando em magnitude, mas mantendo a mesma direção. Nesse caso, a corrente induzida no fio fluirá de modo a produzir um campo magnético apontando para fora da bobina para a direita.

Se o campo externo diminuísse em magnitude, a corrente induzida fluiria de modo a para produzir um campo magnético na mesma direção que o campo original, porque ele neutraliza as mudanças de fluxo, em vez de simplesmente se opor ao campo. Como ela neutraliza a mudança e não necessariamente a direção, isso significa que algumas vezes cria um campo na direção oposta e outras na mesma direção.

Você pode usar a regra da mão direita (às vezes chamada de mão direita) regra de preensão para distingui-la da outra regra da direita usada na física) para determinar a direção da corrente elétrica resultante. A regra é bastante fácil de aplicar: calcule a direção do campo magnético criado pela corrente induzida e aponte o polegar da mão direita nessa direção e, em seguida, enrole os dedos para dentro. A direção em que os dedos se enrolam é a direção em que a corrente flui através da bobina de arame.
Exemplos da Lei de Lenz

Alguns exemplos concretos de como a lei de Lenz trabalha na prática ajudarão a consolidar os conceitos e os mais simples. é muito semelhante ao exemplo acima: uma bobina de arame entrando ou saindo de um campo magnético. À medida que o loop se move para o campo, o fluxo magnético através do loop aumenta (na direção oposta ao movimento da bobina), induzindo uma corrente que se opõe à taxa de mudança de fluxo e, assim, cria um campo magnético na direção do movimento.

Se a bobina estiver se movendo em sua direção, a regra da direita e a lei de Lenz mostram que a corrente fluiria no sentido anti-horário. Se a bobina estivesse se movendo para fora do campo, a mudança do fluxo magnético seria basicamente uma redução gradual em vez de um aumento, de modo que a corrente oposta exata seria induzida.

Essa situação é análoga para mover um ímã de barra para dentro ou para fora do centro de uma bobina, porque ao mover o ímã, o campo ficaria mais forte e o campo magnético induzido trabalharia para se opor ao movimento do ímã, portanto, no sentido anti-horário perspectiva do ímã. Ao sair do centro da bobina de arame, o fluxo magnético diminui e o campo magnético induzido volta a funcionar para se opor ao movimento do ímã, desta vez no sentido horário da perspectiva do ímã.

Um exemplo mais complicado envolve uma bobina de fio girando em um campo magnético fixo, porque à medida que o ângulo muda, o fluxo através do loop também. Durante a diminuição do fluxo, a corrente elétrica induzida criaria um campo magnético para se opor às mudanças de fluxo, portanto seria na mesma direção que o campo externo. Durante o aumento do fluxo, acontece o oposto e a corrente é induzida para se opor ao aumento do fluxo magnético, na direção oposta ao campo externo. Isso gera uma voltagem alternada (porque o EMF induzido alterna toda vez que o loop gira 180 graus) e pode ser usado para gerar corrente alternada.
Lei de Lenz e correntes parasitas

Uma corrente parasita é o nome pelas pequenas correntes elétricas que obedecem à lei de Lenz. Em particular, porém, esse nome é usado em referência a pequenas correntes de loop em condutores análogos aos vórtices que você vê ao redor dos remos ao remar na água.

Quando um condutor é movido através de um campo magnético - por Por exemplo, como um pêndulo de metal balançando entre os pólos de um ímã em ferradura - correntes induzidas são induzidas e, de acordo com a lei de Lenz, elas neutralizam o efeito do movimento. Isso leva ao amortecimento magnético (como o campo induzido necessariamente trabalha contra o movimento que o criou), que pode ser usado produtivamente em coisas como sistemas de frenagem magnética para montanhas-russas, mas é uma causa de desperdício de energia para dispositivos como geradores e transformadores.

Quando as correntes parasitas precisam ser reduzidas, o condutor é separado em várias seções por finas camadas isolantes, que limitam o tamanho das correntes parasitas e reduzem a perda de energia. No entanto, como as correntes de Foucault são uma conseqüência necessária das leis de Faraday e Lenz, elas não podem ser totalmente evitadas.