Un Ley de Lenz determina la dirección de la corriente eléctrica que surge en un circuito a partir de la variación del flujo magnético (inducción electromagnética).

Esta ley fue concebida por el físico ruso Heinrich Lenz, poco después del descubrimiento de la inducción electromagnética por Michael Faraday (1831).

En sus experimentos, Faraday demostró la existencia de la corriente inducida e identificó que tenía un significado variable, pero no pudo formular una ley que indicara este sentido.

Así, en 1834 Lenz propuso una regla, que se conoció como la Ley de Lenz, para determinar el significado de esta corriente.

Los estudios de Faraday y Lenz contribuyeron significativamente a la comprensión de la inducción electromagnética.

Dicha investigación es de vital importancia para la vida moderna, ya que gran parte de la electricidad producida a gran escala se basa en este fenómeno.

Actualmente, la producción de energía eléctrica a gran escala se realiza mediante inducción electromagnética.

Flujo magnético

Para representar el campo magnético, usamos líneas, que en este caso se llaman líneas de inducción. Cuanto más intenso sea el campo, más cerca estarán estas líneas.

El flujo magnético se define como el número de líneas de inducción que cruzan una superficie. Cuanto mayor es el número de líneas, más intenso es el flujo magnético.

Para variar el flujo magnético a través de una superficie, podemos cambiar la intensidad del campo magnético, cambiar el área del conductor o variar el ángulo entre la superficie y las líneas de inducción.

Por lo tanto, podemos usar una de estas formas para generar una fuerza electromotriz (fem) en un conductor y, en consecuencia, una corriente inducida.

Formula

Para encontrar el valor del flujo magnético usamos la siguiente fórmula:

Ser

ϕ: flujo magnético (Wb)
B: intensidad del campo magnético (T)
A: área de superficie (m2)
θ: ángulo entre el vector B y el vector normal de superficie

Sentido de corriente inducida

Una corriente electrica Crea un campo magnético a su alrededor, y también lo hace la corriente inducida.

Por lo tanto, Lenz observó que cuando aumenta el flujo magnético, surge una corriente inducida en el conductor de tal manera que el campo magnético creado por él intenta evitar el aumento de este flujo.

En la imagen a continuación, tenemos un imán que se acerca a un conductor (bucle). Acercarse al imán produce un aumento en el flujo magnético a través de la superficie del conductor.

Este aumento en el flujo crea una corriente inducida en el conductor, de modo que el flujo creado por este tiene la dirección opuesta del campo creado por el imán..

Por el contrario, cuando el flujo magnético disminuye, un campo inducido parece reforzar este campo, tratando de evitar que ocurra esta reducción.

En la imagen a continuación, el imán se aleja del conductor (bucle), por lo que el flujo magnético a través del conductor está disminuyendo.

La corriente crea a su alrededor un campo inducido que tiene el mismo sentido que el campo creado por el imán.

Resumiendo estos hechos, la Ley de Lenz puede expresarse como:

El sentido de la corriente inducida es tal que el campo que produce se opone a la variación del flujo magnético que lo produjo.

Regla de amperios

Utilizamos una regla general, llamada la regla de Ampère o la regla de la mano derecha, para definir la dirección del campo producido por la corriente inducida.

En esta regla, usamos la mano derecha como si estuviéramos envolviendo el cable. El dedo gordo señalará la dirección de la corriente y los otros dedos la dirección del campo magnético.

Ley Faraday

La ley de Lenz indica la dirección de la corriente inducida, sin embargo, para determinar la intensidad de la fem inducida en un conductor cuando el flujo magnético varía, utilizamos la ley de Faraday..

Se puede representar matemáticamente por la siguiente fórmula:

Ser

ε: fuerza electromotriz inducida (V)
ΔΦ: variación del flujo magnético (Wb)
Δt: intervalo de tiempo (s)

El signo negativo de la fórmula se debe exactamente a Ley de Lenz, porque representa que el sentido de la fem inducida está en oposición a la variación del flujo magnético.

Para obtener más información, consulte también:

Sugerencia de video

Vea el video producido por la Universidad de São Paulo (USP) que presenta un experimento llamado péndulo magnético. En él podemos ver el fenómeno de la inducción electromagnética..

Ejercicios resueltos

1) Enem – 2014

El funcionamiento de los generadores de centrales eléctricas se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, descubierto por Michael Faraday en el siglo XIX. Este fenómeno se puede observar moviendo un imán y un bucle en direcciones opuestas con un módulo de velocidad de v, induciendo una corriente eléctrica de intensidad i, como se ilustra en la figura.

Para obtener una corriente con la misma dirección que se muestra en la figura, utilizando los mismos materiales, otra posibilidad es mover el bucle hacia

a) imán izquierdo y derecho con polaridad inversa.
b) derecha y el imán a la izquierda con polaridad invertida.
c) izquierda e imán izquierda con la misma polaridad.
d) derecha y mantenga el imán en reposo con polaridad invertida.
e) izquierda y mantener el imán en reposo con la misma polaridad.

2) Enem – 2011

El manual de funcionamiento de una pastilla de guitarra eléctrica dice lo siguiente:
Esta recolección común consiste en una bobina, cables conductores envueltos alrededor de un imán permanente. El campo magnético del imán induce el orden de los polos magnéticos en la cuerda de la guitarra, que está cerca de él. Por lo tanto, cuando se toca la cuerda, las oscilaciones producen variaciones, con el mismo patrón, en el flujo magnético a través de la bobina. Esto induce una corriente eléctrica en la bobina, que se transmite al amplificador y luego al altavoz.

Un guitarrista cambió las cuerdas originales de su guitarra, que estaban hechas de acero, por otras de nylon. Usando estas cuerdas, el amplificador conectado al instrumento ya no emite sonido, porque la cuerda de nylon

a) aísla el flujo de corriente desde la bobina al altavoz
b) varía su longitud más intensamente que con acero
c) presenta una magnetización insignificante bajo la acción del imán permanente
d) induce corrientes eléctricas de bobina más intensas que la capacidad de captación
e) oscila a una frecuencia más baja de la que puede percibirse en la recolección.