A Lei de Lenz determina o sentido da corrente elétrica que surge em um circuito, a partir da variação do fluxo magnético (indução eletromagnética).
Essa Lei foi concebida pelo físico russo Heinrich Lenz, pouco tempo depois da descoberta da indução eletromagnética por Michael Faraday (1831).
Em seus experimentos, Faraday comprovou a existência da corrente induzida e identificou que esta apresentava sentido variável, contudo, não conseguiu formular uma lei que indicasse esse sentido.
Assim, em 1834 Lenz propôs uma regra, que ficou conhecida como Lei de Lenz, para a determinação do sentido desta corrente
Os estudos de Faraday e Lenz contribuíram de forma significativa para o entendimento da indução eletromagnética.
Essas pesquisas são de vital importância para a vida moderna, pois grande parte da energia elétrica produzida em larga escala está baseada nesse fenômeno.
Atualmente a produção de energia elétrica em larga escala é feita através da indução eletromagnéticaFluxo Magnético
Para representar o campo magnético, utilizamos linhas, que neste caso, são chamadas de linhas de indução. Quanto mais intenso o campo, mais próximas estarão essas linhas.
O fluxo magnético é definido como o número de linhas de indução que atravessam uma superfície. Quanto maior o número de linhas, mais intenso é o fluxo magnético.
Para variar o fluxo magnético através de uma superfície, podemos alterar a intensidade do campo magnético, mudar a área do condutor ou variar o ângulo entre a superfície e as linhas de indução.
Assim, podemos utilizar uma dessas formas para gerar uma força eletromotriz (fem) em um condutor e consequentemente uma corrente induzida.
Fórmula
Para encontrar o valor do fluxo magnético utilizamos a seguinte fórmula:
Sendo,
ϕ: fluxo magnético (Wb) B: intensidade do campo magnético (T) A: área da superfície (m2) θ: ângulo entre o vetor B e o vetor normal à superfície
Sentido da Corrente Induzida
Uma corrente elétrica cria ao seu redor um campo magnético e isto também ocorre com a corrente induzida.
Desta forma, Lenz observou que quando o fluxo magnético aumenta, uma corrente induzida surge no condutor em um sentido tal que o campo magnético criado por ela tenta impedir o aumento deste fluxo.
Na imagem abaixo, temos um ímã se aproximando de um condutor (espira). A aproximação do imã produz um aumento do fluxo magnético através da superfície do condutor.
Esse aumento do fluxo cria no condutor uma corrente induzida, de forma que o fluxo criado por ela possui sentido inverso do campo criado pelo ímã.
Ao contrário, quando o fluxo magnético diminuí, um campo induzido surge para reforçar este campo, tentando impedir que ocorra essa redução.
Na imagem abaixo, o ímã está se afastando do condutor (espira), desta forma o fluxo magnético através do condutor está diminuindo.
A corrente cria então ao seu redor um campo induzido que apresenta o mesmo sentido do campo criado pelo ímã.
Resumindo esses fatos, a Lei de Lenz pode ser enunciada como:
O sentido da corrente induzida é tal que o campo que ela produz se opõem à variação do fluxo magnético que a produziu.
Regra de Ampère
Usamos uma regra prática, chamada de regra de Ampère ou regra da mão direita, para definir o sentido do campo produzido pela corrente induzida.
Nesta regra, usamos a mão direita como se estivéssemos envolvendo o fio. O dedão irá apontar o sentido da corrente, e os demais dedos o sentido do campo magnético.
Lei de Faraday
A lei de Lenz indica o sentido da corrente induzida, contudo, para determinar a intensidade da fem induzida em um condutor quando o fluxo magnético está variando, usamos a lei de Faraday.
Ela pode ser representada matematicamente pela seguinte fórmula:
Sendo,
ε: força eletromotriz induzida (V) ΔΦ: variação do fluxo magnético (Wb) Δt: intervalo de tempo (s)
O sinal negativo da fórmula se deve exatamente a Lei de Lenz, pois representa que o sentido da fem induzida é em oposição a variação do fluxo magnético.