Lei De Lens

Lei de Lenz

Segundo a lei de Lenz, qualquer corrente induzida tem um sentido tal que o

campo magnético que ela gera se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu.

Matematicamente, a lei de Lenz é expressa pelo sinal negativo que aparece na

expressão matemática da Lei de Faraday. Para entender o conteúdo da lei de Lenz pode-se considerá-la no contexto da atividade proposta com a lei de Faraday.

Quando um imã é aproximado de uma espira (Fig.26(a)), a corrente induzida

que aparece na espira tem o sentido indicado porque, assim, ela gera um campo magnético cujo pólo norte se confronta com o pólo norte do imã. Os dois pólos se repelem, ou seja, o campo gerado pela corrente induzida na espira se opõe ao movimento do imã.

Quando o imã é afastado da espira, a corrente induzida tem sentido contrário

àquele indicado porque, assim, gera um campo magnético cujo pólo sul se confronta com o pólo norte do imã. Os dois pólos se atraem, ou seja, o campo gerado pela corrente induzida na espira se opõe ao movimento de afastamento do imã.

Quando duas bobinas são colocadas frente a frente (Fig.26(b)), não existe

corrente em qualquer delas. No instante em que a chave é fechada, aparece uma corrente na correspondente bobina. Então, uma corrente induzida aparece na segunda bobina. Ao se fechar a chave, a corrente da bobina correspondente vai de zero até um certo valor máximo que, a partir daí, permanece constante. Dessa forma, enquanto a corrente está mudando, o campo magnético que ela gera, com pólo norte confrontando a segunda bobina, também está mudando, e o mesmo acontece com o fluxo desse campo através dessa segunda bobina. Então, aparece uma corrente induzida na segunda bobina cujo sentido é tal que o campo magnético que ela gera tende a diminuir o fluxo mencionado, ou seja, apresenta um pólo norte confrontando o pólo norte do campo da primeira bobina.

A partir do instante em que a corrente na primeira bobina atinge o seu valor

máximo e fica constante, o campo magnético que ela gera também fica constante e também fica constante o fluxo desse campo através da segunda bobina. Nessas condições, não existe corrente induzida na segunda bobina. Quando a chave é aberta, a corrente na primeira bobina vai do valor máximo dado até zero, a intensidade do campo correspondente diminui e o fluxo desse campo na segunda espira também diminui, de modo que a corrente induzida na segunda bobina tem, agora, sentido contrário, sentido esse que é tal que o campo magnético que a corrente induzida gera se soma àquele, ou seja, apresenta um pólo sul confrontando o pólo norte daquele campo. Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria

O fato expresso na lei de Lenz, de que qualquer corrente induzida tem um

efeito que se opõe à causa que a produziu, é uma realização, nesse contexto, do princípio de conservação da energia. Se a corrente induzida atuasse no sentido de favorecer a variação do fluxo magnético que a produziu, o campo magnético da espira (Fig.26(a)) teria um pólo sul confrontando o pólo norte do imã que se aproxima, com o que o imã seria atraído no sentido da bobina. Se o imã fosse, então, abandonado, seria acelerado na direção da bobina, aumentando a intensidade da corrente induzida, que geraria um campo cada vez maior que, por sua vez, atrairia o imã com uma força cada vez maior, e assim sucessivamente, com um aumento cada vez maior na energia cinética do imã. Se fosse retirada energia do sistema imã-espira na mesma taxa com

que a energia cinética do imã aumenta, haveria um fornecimento infindável de energia às custas do nada. Um dispositivo que operasse desse modo seria um moto-perpétuo.

Tal dispositivo não pode existir porque seria violado o princípio da conservação da energia.

Lei de Faraday-Lenz

O físico russo Heinrich Friedrich Lenz, estudando a lei de indução de Faraday, enunciou em 1834 a lei que determina o sentido da corrente elétrica induzida numa espira. Essa lei afirma que a corrente elétrica induzida tem um sentido que se opõe (por seus efeitos) à variação do fluxo das linhas de campo associadas a ela.

Vejamos o que acontece quando um ímã é aproximado de uma espira, observando que quanto mais rápido for a variação do campo magnético, maior será a intensidade da corrente elétrica induzida:

1ª situação: vamos imaginar que o ímã está se aproximando da espira com o pólo norte voltado para ela. Nesse caso, como dizemos que as linhas de campo "nascem" no pólo norte, teremos as linhas no sentido do ímã para a espira.

Vamos pensar o seguinte: se a face da espira se comportar como um pólo sul, isso irá acelerar o ímã, devido à atração mútua entre eles, o que aumentaria ainda mais a intensidade da corrente induzida na espira, gerando energia sem dispêndio.

Isso contraria o Princípio da Conservação de Energia, pois teríamos um aumento de energia proveniente do trabalho realizado em relação ao ímã (ao aproximá-lo da espira) e, também, um aumento de energia proveniente da atração sofrida entre a espira e o ímã, o que aumentaria ainda mais a intensidade da corrente. Portanto, tal situação é fisicamente impossível de ocorrer.

Concluímos então que, nesse caso, quando o ímã é aproximado da espira com a face norte voltada para ela, a corrente induzida deverá ter um sentido tal que o campo magnético associado a ela tenha suas linhas de campo com sentido contrário às linhas do ímã.

Utilizando a regra da mão direita (que fornece o sentido da corrente e do campo magnético), podemos notar que a corrente induzida deverá ter sentido anti-horário. Assim, as linhas de campo magnético da espira estarão "saindo" dela e, dessa forma, existirá uma contraposição ao aumento de fluxo através da espira - e o Princípio da Conservação de energia será respeitado.

Nesse