Lei de Lenz

A Lei de Lenz é uma lei qualitativa que estabelece a relação entre um campo magnético e a corrente elétrica. Para entendê-la, é preciso compreender os conceitos de fluxo magnético e Lei de Faraday.

A Lei de Lenz é uma maneira generalizada da Lei de Faraday. Essa relação foi obtida por Emil Lenz no ano de 1834, e a lei também estabelece a relação entre uma corrente elétrica induzida e um campo eletromagnético variável. Nesta matéria, você entenderá o que é a Lei de Lenz, o que é fluxo magnético, o que é a Lei de Faraday e muito mais!

O que é a Lei de Lenz?

A Lei de Lenz é uma lei qualitativa. Ou seja, ela descreve muito bem o comportamento da corrente elétrica induzida, porém não estabelece uma magnitude. A Lei de Lenz estabelece a direção de diversos fenômenos eletromagnéticos, como a direção da tensão induzida em uma espira com corrente.

Fluxo magnético

A teoria do eletromagnetismo maxwelliano admite a existência de campos elétricos e magnéticos. Dessa forma, supondo uma superfície plana colocada na presença de um campo magnético uniforme, o fluxo magnético será a quantidade de linhas de campo que atravessa a superfície plana.

Fluxo magnético em uma superfície plana. O campo magnético atravessa a superfície e forma um ângulo com um elemento perpendicular a ela. Fonte: Wikimedia

O fluxo é definido pelo produto entre a intensidade do campo magnético, a área da superfície plana e o cosseno do ângulo entre o campo e um vetor ortogonal à superfície. Matematicamente:

  • Φ: fluxo magnético (Wb)
  • B: campo magnético (T)
  • A: área da superfície plana (m2)
  • θ: ângulo entre o fluxo magnético e um vetor ortogonal à superfície plana (rad ou °).

Apesar de o eletromagnetismo maxwelliano ser a teoria atualmente aceita pela comunidade científica, existem outras que explicam os mesmo fenômenos sem admitir a existência de campos elétricos e magnéticos, como a eletrodinâmica de Ampère-Weber. Além disso, a unidade de medida de fluxo magnético é o weber (Wb) – nome em homenagem a Wilhelm Eduard Weber (1804-1891), que estudou as interações elétricas, elétricas, magnéticas e eletrodinâmicas sem admitir a existência de campos vetoriais.

Sentido da corrente induzida

Sentido da corrente elétrica induzida devido a um campo magnético variável. Fonte: Adaptado de (FONTANA, 2013)

Pela Lei de Lenz, o sentido da corrente induzida é oposto ao sentido do aumento do campo magnético. Dessa forma, a corrente induzida gera um campo magnético induzido que, por simetria, deve ter o sentido oposto ao do campo magnético que está variando dentro da espira.

Regra da mão direita

O sentido do campo magnético induzido por uma corrente elétrica é dado pela regra da mão direita, na qual o polegar direito deve apontar na direção da corrente elétrica. Fonte: Wikimedia

A regra da mão direita nos auxilia a entender a direção de um campo magnético gerado por uma corrente elétrica. Para isso, é preciso apontar o polegar direito na direção da corrente elétrica. A direção para a qual os dedos da mão direita se fecharão é a direção do campo magnético.

A regra da mão direita também é chamada de “regra do tapa”, na qual a direção do tapa (dado com a mão direita) é a direção do campo magnético induzido. Essa regra é chamada, erroneamente, de regra de Ampère. Essa nomenclatura é problemática, porque André-Marie Ampère nunca admitiu a existência de campos elétricos e magnéticos. Dessa forma, nunca propôs tal regra.

Lei de Faraday

A Lei de Faraday-Neumann-Lenz, também conhecida como Lei de Faraday, estabelece que a variação temporal do fluxo magnético induz uma corrente elétrica e, consequentemente, uma força eletromotriz. Matematicamente:

  • ε: força eletromotriz induzida (V)
  • ΔΦ: variação do fluxo magnético (Wb)
  • Δt: intervalo de tempo (s)

Uma das aplicações da Lei de Faraday é a produção de energia elétrica em usinas hidrelétricas. De maneira simplificada, as turbinas da usina funcionam como grandes ímãs que giram com a ação da água e fazem o campo magnético variar em uma bobina.

Vídeos sobre a Lei de Lenz

Os conceitos da Lei de Lenz são abstratos e podem parecer confusos, por isso selecionamos vídeos para que você possa aprofundar seu conhecimento. Confira:

Lei de Lenz e indução eletromagnética

O professor Marcelo Boaro explica como ocorre a indução eletromagnética e, também, aborda a Lei de Lenz. No fim do vídeo, Boaro resolve um exercício de aplicação sobre o conteúdo trabalhado.

Freio magnético

Um experimento sobre a Lei de Lenz é o freio magnético. No vídeo, o professor Cláudio Furukawa realiza essa demonstração. Nesse caso, um campo magnético é induzido e faz que um determinado material diminua a sua velocidade de queda.

Indução magnética na usina hidrelétrica

Cláudio Furukawa mostra como funciona uma usina hidrelétrica a partir de um modelo em escala reduzida. A partir desse experimento, é possível ilustrar a indução magnética e, também, a Lei de Faraday.

O período do desenvolvimento do eletromagnetismo clássico foi um dos mais ricos da história da ciência. Aprenda também sobre outra teoria importante e que não é completamente compreendida pelas pessoas: a Lei de Ampère!

Referências

Curso de Eletrodinâmica de Weber (1992) – André Koch Torres Assis
Física III – Eletromagnetismo (2016) – Hugh D. Young et al
Lei de Faraday, Corrente de Deslocamento e as Eqs. de Maxwell (2013) – Eduardo Fontana

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Lei de Lenz. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/lei-de-lenz. Acesso em: 25 de November de 2020.

Exercícios resolvidos

1. [Escola Naval]

Analise as figuras abaixo:

Cada uma das figuras acima mostra uma bobina de 200 espiras e um ímã cujos polos estão alinhados com o eixo central da bobina. Sendo assim, assinale a opção correta.

a) Se na figura 1 o ímã se aproximar da bobina, surgirá uma corrente elétrica induzida na bobina e terá o sentido B.
b) Se na figura 2 o ímã se afastar da bobina, surgirá uma corrente elétrica induzida na bobina e terá o sentido B.
c) Se na figura 1 o ímã se aproximar ou se afastar da bobina, surgirá uma corrente elétrica ria bobina e terá o sentido B.
d) Se na figura 2 a bobina se aproximar do ímã, surgirá uma corrente elétrica induzida na bobina e terá o sentido de B.
e) O movimento do ímã não pode induzir corrente elétrica na bobina. Só surgirá corrente elétrica na bobina se ela estiver ligada a uma fonte de energia elétrica.

De acordo com a Lei de Lenz, deve ser gerado um fluxo magnético oposto ao criado pelo movimento relativo. Dessa forma, caso haja uma aproximação relativa entre a bobina e o ímã na figura 2, será gerada uma corrente elétrica induzida com o sentido de B

Alternativa correta: D

2. [UFP]

A indução eletromagnética é um fenômeno que se encontra presente em diversos equipamentos que utilizamos cotidianamente. Ela é utilizada para gerar energia elétrica e seu princípio físico consiste no aparecimento de uma força eletromotriz entre os extremos de um fio condutor. Para que essa força eletromotriz surja, é necessário haver variação de

a) campo elétrico.
b) resistência elétrica.
c) capacitância elétrica.
d) temperatura.
e) fluxo magnético.

Para haver indução eletromagnética, é necessário que haja variação do fluxo magnético que atravessa os condutores por movimento relativo entre ímã e enrolamento elétrico.

Alternativa correta: E

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