Ley de Lenz — Dirección de la corriente inducida

La ley de Lenz te dice cómo encontrar la dirección de la corriente inducida. Si el flujo magnético a través de una espira cambia, la corriente inducida produce un campo magnético que se opone a ese cambio. Si el circuito está abierto, sigue habiendo una fem inducida, pero no circula una corriente sostenida.

La palabra clave es cambio. La corriente inducida no se opone simplemente al campo magnético externo. Se opone al aumento o a la disminución del flujo magnético a través de la espira.

La ley de Lenz en una ecuación

La ley de Faraday y la ley de Lenz suelen escribirse juntas como

$$\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

Para una bobina con $N$ espiras, la forma ideal queda

$$\mathcal{E} = -N\frac{d\Phi_B}{dt}$$

El signo menos es la parte asociada con la ley de Lenz. Codifica la dirección: la fem inducida impulsa una corriente cuyo efecto magnético se opone al cambio de flujo.

Lo que la ley realmente dice

El flujo magnético mide cuánto campo magnético atraviesa la espira. Si ese flujo cambia, se induce una fem. Si la espira es un conductor cerrado, esa fem puede impulsar una corriente.

La ley de Lenz te dice en qué sentido va esa corriente. Si el flujo externo a través de la espira está aumentando en una dirección, la corriente inducida crea un campo magnético en la dirección opuesta. Si el flujo externo está disminuyendo, la corriente inducida crea un campo en la misma dirección que el flujo original para resistir esa disminución.

Por eso la regla trata de oponerse al cambio, no de oponerse al campo en sí.

Ejemplo resuelto: un imán que se acerca a una espira

Supón que el polo norte de un imán de barra se mueve directamente hacia una espira conductora. Mira la espira desde el lado del imán.

A medida que el imán se acerca, el flujo magnético a través de la espira aumenta. La ley de Lenz dice que la espira debe crear su propio campo magnético que se oponga a ese aumento.

Eso significa que la cara de la espira cercana al imán debe actuar como un polo norte. Esto crea una interacción repulsiva y se opone al aumento del flujo.

Usando la regla de la mano derecha para una espira con corriente, eso significa que la corriente inducida es antihoraria vista desde el lado del imán.

Si en cambio el mismo imán se aleja, el flujo en esa dirección disminuye. La corriente inducida se invierte para que la espira intente mantener la dirección original del flujo. En ese caso, la corriente es horaria vista desde el lado del imán.

Cómo encontrar la dirección paso a paso

Cuando las preguntas de dirección se vuelven confusas, usa esta secuencia:

1. Elige una dirección positiva para el flujo magnético a través de la espira.
2. Decide si el flujo externo en esa dirección está aumentando o disminuyendo.
3. Usa la ley de Lenz para elegir la dirección del campo magnético inducido que se opone a ese cambio.
4. Usa la regla de la mano derecha para convertir esa dirección del campo inducido en una dirección de corriente.

Esto suele ser más seguro que intentar adivinar la respuesta de memoria.

Errores comunes con la ley de Lenz

• Decir que la corriente inducida se opone al campo magnético. La forma más segura de decirlo es que se opone al cambio en el flujo magnético.
• Saltarse el paso del flujo e intentar adivinar la dirección de la corriente directamente a partir del movimiento.
• Olvidar que no circula una corriente sostenida a menos que haya un camino conductor cerrado, aunque sí pueda inducirse una fem.
• Confundir la regla de la mano derecha para la dirección del campo magnético con la regla de la mano derecha para la fuerza sobre una carga en movimiento.
• Tratar la ley de Lenz como algo separado de la ley de Faraday. En la práctica, es la parte direccional de la ley de Faraday.

Dónde aparece la ley de Lenz

La ley de Lenz se usa en generadores, transformadores, inductores, frenado por corrientes de Foucault, cocinas de inducción y muchos problemas básicos de electromagnetismo.

También hace que los problemas de inducción sean físicamente consistentes. El efecto inducido no puede reforzar el cambio de flujo sin una fuente de energía, así que el signo de la ley de Lenz importa.

Prueba un caso similar

Prueba tu propia versión invirtiendo el movimiento del ejemplo: mantén la misma espira y el mismo imán, pero haz que el imán se aleje de la espira. Decide si el flujo está aumentando o disminuyendo, y luego predice la dirección de la corriente antes de comprobarla con la regla de la mano derecha.