Explique a lei de Lenz e sua relação com a conservação da energia.
Passo 1
O enunciado pede para explicar a Lei de Lenz e como ela reflete o princípio da conservação de energia. O conteúdo envolve indução eletromagnética (Lei de Faraday) e interpretação física do sinal negativo que aparece na fórmula da fem induzida.
Passo 2
A Lei de Faraday da indução eletromagnética relaciona a fem induzida
à variação temporal do fluxo magnético
através de uma espira:
O sinal negativo nessa expressão é exatamente a Lei de Lenz: ele indica que a fem induzida gera correntes cujo campo magnético se opõe à variação do fluxo original.
Passo 3
Físicamente, se o fluxo magnético está aumentando (por ex., aproximamos um ímã da espira), a corrente induzida cria um campo que tende a diminuir esse aumento. Se o fluxo está diminuindo (íman se afasta), a corrente induzida gera um campo que tenta manter o fluxo. Em outras palavras, o sistema se “resiste” à mudança de fluxo magnético.
Passo 4
Para variar o fluxo magnético você precisa exercer trabalho mecânico contra a força de reação gerada pela corrente induzida. Esse trabalho é convertido em energia elétrica (que pode se dissipar como calor, por exemplo). Se não houvesse o sinal “menos”, a corrente induzida facilitaria a variação de fluxo, criando energia do nada e violando a conservação de energia.
Passo 5
Portanto, a Lei de Lenz garante que toda energia elétrica induzida provém do trabalho realizado para mudar o fluxo magnético, assegurando que não exista criação nem destruição de energia, apenas transformação de trabalho mecânico em energia elétrica (e depois em calor, luz etc.).
Resposta
A Lei de Lenz diz que a corrente induzida sempre cria um campo magnético que se opõe à variação do fluxo que a gerou. Esse “sinal negativo” na Lei de Faraday traduz o fato de que é preciso realizar trabalho contra a resistência magnética do circuito para variar o fluxo, assegurando que a energia elétrica produzida venha exatamente desse trabalho e, assim, respeitando o princípio da conservação de energia.