Questões referentes ao Cap. 30 do livro Fundamentos de Física - Halliday - 8á edição
Discorra sobre a lei de Lenz.
Passo 1
O enunciado pede que a gente discuta a lei de Lenz, que faz parte do tema de indução eletromagnética (Cap. 30 de Halliday). Para isso, vamos precisar lembrar da definição de fluxo magnético e da lei de Faraday da indução, pois a lei de Lenz está embutida no sinal dessa lei.
Passo 2
Primeiro, definimos o fluxo magnético
que atravessa uma superfície
com vetor normal
:
onde
. A lei de Faraday diz que a fem (força eletromotriz) induzida em um circuito vale
A lei de Lenz afirma que o sinal negativo em
implica que a corrente induzida gera um campo magnético que se opõe à variação do fluxo externo. Em outras palavras, o sentido da corrente é tal que seu próprio fluxo magnético tende a manter o fluxo original constante.
Do ponto de vista de conservação de energia, se a corrente induzida não se opusesse à mudança de fluxo, teríamos geração de energia do nada. A lei de Lenz garante que o trabalho necessário para mudar o fluxo (por exemplo, empurrar um ímã para dentro de uma espira) é convertido em calor ou outro tipo de energia dissipada pela corrente induzida.
Passo 3
Exemplos práticos:
- Se um ímã se aproxima de uma espira, o fluxo aumenta. Segundo Lenz, a espira cria um pólo magnético que repele o ímã (corrente induzida cujo campo se opõe ao aumento).
- Se o ímã se afasta, o fluxo diminui. A espira então gera um campo que tenta atrair o ímã (corrente com sentido invertido), novamente se opondo à queda do fluxo.
Resposta
A lei de Lenz diz que a corrente induzida sempre age de modo a se opor à variação do fluxo magnético que a provoca, garantindo a conservação de energia e aparecendo matematicamente como o sinal negativo na lei de Faraday.