Lei de Lenz

Física

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A lei de Lenz é uma generalização da lei de Faraday, que descreve o fenômeno da indução eletromagnética. De acordo com a lei de Lenz, a força eletromotriz induzida por uma variação de fluxo magnético será sempre formada em um sentido que se oponha a essa variação.

Antes de prosseguirmos com este artigo, é importante que você compreenda bem alguns conceitos fundamentais da lei de Faraday, para tanto, sugerimos que você confira o nosso texto sobre o fenômeno da indução eletromagnética.

Veja também: Como funcionam os transformadores e sua relação com a lei de Lenz

Lei de Lenz

A lei de Lenz indica qual deve ser a polaridade da força eletromotriz induzida em uma espira, de acordo com o sentido em que se dá a variação de fluxo magnético sobre essa espira ou bobina. Criada por Heinrich Lenz, essa lei pode ser entendida como um complemento à lei de Faraday, em observação ao princípio de conservação da energia.

Na figura ilustra-se um experimento simples que pode ser feito para evidenciar a lei de Lenz.
Na figura ilustra-se um experimento simples que pode ser feito para evidenciar a lei de Lenz.

Matematicamente, a lei de Lenz é apenas um sinal negativo atribuído à lei da indução eletromagnética, observe a fórmula:

ε – força eletromotriz induzida (V – Volts)

ΔΦ – variação do fluxo magnético (Wb – Weber ou T/m²)

Δt intervalo de tempo (s)

O sinal negativo da fórmula indica que a polaridade da força eletromotriz induzida (ε) deve ser contrária à variação do fluxo magnético ΔΦ.

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Sentido da corrente elétrica induzida

Para sabermos o sentido da corrente elétrica induzida, ou até mesmo do campo magnético, é necessário que, primeiramente, conheçamos a regra da mão direita. Essa regra afirma que a direção e o sentido do campo magnético gerado por uma corrente elétrica podem ser determinados pelo gesto de fechar os dedos da mão em torno do dedão, que deve estar apontado no sentido que a corrente atravessa o condutor. Nesse caso, o campo magnético deverá apontar para o mesmo sentido que os dedos da mão, como mostra a figura:

A regra da mão direita permite encontrar o sentido do campo magnético ou da corrente elétrica.
A regra da mão direita permite encontrar o sentido do campo magnético ou da corrente elétrica.

Com base nessa regra, quando aproximamos uma espira condutora do polo norte de um ímã, essa produzirá um campo magnético que se opõe ao aumento do fluxo magnético em seu interior, ou seja, produzirá um norte magnético, para repelir a entrada do imã. Observe a figura:

Na figura, a seta de baixo indica o sentido da corrente elétrica, nesse caso, anti-horário.
Na figura, a seta de baixo indica o sentido da corrente elétrica, nesse caso, anti-horário.

Para que uma polaridade norte oponha-se à entrada do polo norte do ímã, a corrente induzida que percorre a bobina deve ser formada no sentido anti-horário, como ocorre na figura:

Na situação mostramos um caso um pouco diferente, no qual o polo norte do ímã afasta-se da espira condutora. Quando isso acontece, a espira tenderá a opor-se ao afastamento e, por isso, produzirá um polo sul magnético a sua frente, de modo a atrair o ímã que se afasta. O campo magnético, portanto, deve ser produzido por uma corrente elétrica que flui no sentido horário, observe:

Por fim, trouxemos uma figura em que são ilustradas as possíveis situações em que ocorrem a aproximação e o afastamento do polo norte, bem como a aproximação e afastamento do polo sul magnético:

Na imagem, o campo magnético do imã está escrito em azul (B), enquanto o campo magnético induzido nas bobinas está escrito em vermelho. ΔB, por sua vez, indica o sentido da variação do campo magnético em cada situação.

Veja também: Um resumo sobre o que há de mais importante na eletrostática

Exercícios resolvidos sobre a lei de Lenz

Questão 1) Sobre o fenômeno da indução eletromagnética, assinale somente as alternativas falsas.

I – Quando um ímã é aproximado de uma espira condutora, um campo magnético induzido na espira surge para opor-se à passagem do ímã.

II – Quando tentamos passar um imã através do interior de uma bobina, um campo magnético é induzido na bobina para favorecer a passagem do ímã.

III – No caso em que um ímã tem velocidade relativa nula em relação a uma bobina, a força eletromotriz induzida na bobina será diferente de zero.

São falsas:

a) I e II

b) II e II

c) I, II e III

d) I e III

e) II e III

Gabarito: Letra E

Resolução:

Vamos analisar as alternativas:

I – VERDADEIRA. O campo magnético induzido sempre se opõe à variação do fluxo de campo magnético.

II – FALSA. Nesse caso, o campo magnético induzido tentará fazer com que o ímã cesse o seu movimento.

III – FALSA. No caso em que não há velocidade relativa entre o ímã e a espira, não haverá qualquer força eletromotriz induzida.

Analisando as repostas, vemos que as alternativas falsas são as letras II e III, portanto, a resposta é a letra E.

Questão 2) Um ímã tem o seu polo sul magnético virado em direção a uma espira condutora, quando essa espira passa a afastar-se. Em relação à situação descrita, assinale o que for correto:

I – O ímã será atraído pela espira.

II – O ímã será repelido pela espira.

III – A corrente elétrica formada na espira terá sentido horário.

IV – Não é possível sabermos o sentido da corrente elétrica, uma vez que não sabemos se a espira encontra-se à direita ou à esquerda do imã.

Estão corretas:

a) I e II

b) I, II e III

c) I e IV

d) II e III

e) III e IV

Gabarito: Letra C

Resolução:

No caso descrito, a espira condutora produzirá um polo norte magnético nas proximidades do ímã, de modo a atraí-lo, opondo-se assim ao seu afastamento, além disso, como não sabemos qual é a disposição do ímã e da bobina, não é possível afirmar qual é o sentido da corrente elétrica induzida na bobina. Portanto, a alternativa correta é a letra C.

 

Por Me. Rafael Helerbrock

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Lei de Lenz"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-lei-lenz.htm. Acesso em 27 de setembro de 2020.

Lista de Exercícios
Questão 1

Analise as afirmações abaixo e assinale a alternativa incorreta em relação à lei de Faraday-Lenz:

a) Ao aproximarmos um ímã de um material condutor, induziremos sobre ele uma corrente elétrica.

b) Uma mudança no fluxo de campo magnético sobre um condutor produz neste uma corrente elétrica cujo campo magnético opõe-se à variação do fluxo de campo magnético externo.

c) Uma mudança no fluxo de campo magnético sobre um condutor produz neste uma corrente elétrica cujo campo magnético favorece a variação do fluxo de campo magnético externo.

d) Se a velocidade relativa entre uma fonte de campo magnético e um condutor for nula, não haverá formação de corrente elétrica neste.

e) Mantendo-se constante o fluxo de campo magnético sobre um condutor, não haverá formação de corrente elétrica neste.

Questão 2

Assinale a alternativa, entre as alternativas abaixo, que ilustra uma situação em que não ocorrerá o surgimento de uma corrente elétrica induzida sobre um condutor:

a) Quando a fonte de campo magnético afastar-se do condutor.

b) Quando a fonte de campo magnético e o condutor moverem-se na mesma direção e sentido com velocidades iguais.

c) Quando a fonte de campo magnético e o condutor moverem-se na mesma direção, em sentidos opostos e com velocidades iguais.

d) Quando a área do condutor exposto ao campo magnético de um ímã variar em função do tempo.

e) Quando o condutor estiver girando com velocidade constante em um ponto próximo a um ímã.

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