Lei de Lenz — Direção da Corrente Induzida

A lei de Lenz mostra como determinar a direção da corrente induzida. Se o fluxo magnético através de uma espira muda, a corrente induzida produz um campo magnético que se opõe a essa mudança. Se o circuito estiver aberto, ainda existe uma fem induzida, mas não há corrente contínua fluindo.

A palavra-chave é mudança. A corrente induzida não se opõe simplesmente ao campo magnético externo. Ela se opõe ao aumento ou à diminuição do fluxo magnético através da espira.

A Lei de Lenz Em Uma Equação

A lei de Faraday e a lei de Lenz costumam ser escritas juntas como

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

Para uma bobina com $N$ espiras, a forma ideal fica

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

O sinal de menos é a parte associada à lei de Lenz. Ele indica a direção: a fem induzida gera uma corrente cujo efeito magnético se opõe à variação do fluxo.

O Que a Lei Realmente Está Dizendo

O fluxo magnético mede quanto campo magnético atravessa a espira. Se esse fluxo muda, uma fem é induzida. Se a espira for um condutor fechado, essa fem pode gerar uma corrente.

A lei de Lenz diz em que sentido essa corrente vai. Se o fluxo externo através da espira está aumentando em uma direção, a corrente induzida cria um campo magnético na direção oposta. Se o fluxo externo está diminuindo, a corrente induzida cria um campo na mesma direção do fluxo original para resistir à diminuição.

É por isso que a regra fala em se opor à mudança, e não em se opor ao campo em si.

Exemplo Resolvido: Ímã Se Aproximando De Uma Espira

Suponha que o polo norte de um ímã de barra se mova em linha reta em direção a uma espira condutora. Observe a espira pelo lado do ímã.

À medida que o ímã se aproxima, o fluxo magnético através da espira aumenta. A lei de Lenz diz que a espira deve criar seu próprio campo magnético para se opor a esse aumento.

Isso significa que a face da espira próxima ao ímã deve agir como um polo norte. Isso cria uma interação de repulsão e se opõe ao aumento do fluxo.

Usando a regra da mão direita para uma espira com corrente, isso significa que a corrente induzida é no sentido anti-horário vista pelo lado do ímã.

Se o mesmo ímã se afastar em vez disso, o fluxo nessa direção diminui. A corrente induzida se inverte para que a espira tente manter a direção original do fluxo. Nesse caso, a corrente é no sentido horário vista pelo lado do ímã.

Como Encontrar A Direção Passo A Passo

Quando questões de direção parecem confusas, use esta sequência:

1. Escolha uma direção positiva para o fluxo magnético através da espira.
2. Decida se o fluxo externo nessa direção está aumentando ou diminuindo.
3. Use a lei de Lenz para escolher a direção do campo magnético induzido que se opõe a essa mudança.
4. Use a regra da mão direita para converter essa direção do campo induzido em direção da corrente.

Isso costuma ser mais seguro do que tentar adivinhar a resposta de memória.

Erros Comuns Com a Lei de Lenz

• Dizer que a corrente induzida se opõe ao campo magnético. A forma mais segura é dizer que ela se opõe à mudança no fluxo magnético.
• Pular a etapa do fluxo e tentar adivinhar a direção da corrente diretamente a partir do movimento.
• Esquecer que não há corrente contínua fluindo a menos que exista um caminho condutor fechado, embora uma fem ainda possa ser induzida.
• Confundir a regra da mão direita para a direção do campo magnético com a regra da mão direita para a força sobre uma carga em movimento.
• Tratar a lei de Lenz como algo separado da lei de Faraday. Na prática, ela é a parte direcional da lei de Faraday.

Onde a Lei de Lenz Aparece

A lei de Lenz é usada em geradores, transformadores, indutores, frenagem por correntes parasitas, fogões de indução e em muitos problemas básicos de eletromagnetismo.

Ela também mantém os problemas de indução fisicamente consistentes. O efeito induzido não pode reforçar a mudança no fluxo sem uma fonte de energia, então o sinal dado pela lei de Lenz importa.

Tente Um Caso Parecido

Tente sua própria versão invertendo o movimento no exemplo: mantenha a mesma espira e o mesmo ímã, mas faça o ímã se afastar da espira. Decida se o fluxo está aumentando ou diminuindo e, depois, preveja a direção da corrente antes de conferir com a regra da mão direita.