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Lei de Lenz

Lei de Lenz - vendo que o campo magnético induzido por uma corrente induzida por uma variação no fluxo magnético (Lei de Faraday) anula a variação no fluxo.

Transcrição de vídeo

RKA10GM Eu representei aqui um loop quadrado de um condutor, vamos dizer que é um fio que está estacionário, e está sob um campo magnético. E também desenhei alguns vetores que representam um campo magnético, e você pode ver que, pelo menos na superfície delimitada pelo contorno do fio, o campo magnético parece constante. Então, se tivéssemos somente este cenário, não haveria nada de tão especial. Mas começa a ficar mais interessante se modificarmos o fluxo magnético através dessa superfície. Ambas as figuras à direita mostram o mesmo cenário no qual aumentamos o fluxo magnético. Você pode ver em cada ponto que o vetor do campo magnético indica que ele aumentou de intensidade, ficou mais forte, ou seja, o fluxo aumentou. Representamos o fluxo pela letra grega Φ, fluxo magnético do campo "B". O fluxo modificou, foi aumentado, e sabemos pela lei de Faraday que, se há uma variação no fluxo magnético, então, há uma corrente induzida nesse loop. E uma questão interessante é: Qual é o sentido que essa corrente vai percorrer? Temos duas opções: A corrente poderia ir no sentido horário ou poderia ir no sentido anti-horário. Em qual dos dois você acha que ela vai? Vamos pensar um pouco sobre isso. Sabemos que uma corrente fluindo através de um fio induz um campo magnético além do campo magnético que já existe ali. Então, vamos pensar sobre o tipo de campo magnético que esta corrente em laranja iria induzir. Se a corrente estivesse no sentido anti-horário... Lembre-se de usar a regra da mão direita: eu coloco a minha mão direita, posiciono o meu polegar apontando na direção e no sentido da corrente, e os outros dedos envolvendo o condutor vão indicar o sentido do campo magnético. Ou seja, a corrente induziria um campo magnético com a mesma direção e o mesmo sentido do campo magnético que já existe ali. Perceba que, neste caso, o campo magnético gerado pela corrente seria aditivo em relação ao campo magnético que já existia e teve o fluxo aumentado. Isso faria com que aumentássemos ainda mais o fluxo. Estes vetores iam ter a sua intensidade ainda mais aumentada, iriam crescer mais e mais. E o que vai acontecer? Se o fluxo cresce mais, a corrente vai crescer mais, o que vai gerar um fluxo maior, e assim por diante, infinitamente. Geraria um ciclo infinito em que a corrente aumenta, o fluxo aumenta, a corrente aumenta e assim por diante. E isso violaria a lei da conservação de energia. Isso já é um bom argumento pelo qual este sentido da corrente não faz sentido. Não devemos esperar a corrente no sentido de maneira que o campo magnético por ela induzido tenha o mesmo sentido do fluxo magnético aumentando no campo magnético que já existia ali. Vamos usar novamente a regra da mão direita neste outro cenário. O polegar apontando na direção e no sentido da corrente e os outros dedos envolvendo o condutor vão indicar que a corrente geraria um campo magnético apontado para baixo. Ou seja, este campo magnético induzido pela corrente seria contrário ao aumento de fluxo do campo magnético. Ou seja, a corrente produz um campo magnético que vai no sentido de diminuir aquele outro campo magnético cujo fluxo está sendo aumentado. Então, uma vez mais, se você olha para a superfície, a corrente iria induzir um campo magnético que está indo naquela direção, naquele sentido contrário à variação de fluxo magnético. E isso faz sentido porque não cairíamos naquele ciclo infinito que vimos no outro cenário, em que o fluxo magnético vai ficar mais forte, mais forte e mais forte. E essa ideia, que a orientação da corrente que é induzida, produzirá um campo magnético, que vai contrário à mudança de fluxo magnético, é chamada de lei de Lenz. Se não fosse assim, teríamos uma situação que violaria o princípio da conservação de energia. Se você tem um fluxo sendo alterado em um certo sentido, para pensar qual é a direção e o sentido da corrente, ou melhor, qual é o sentido em que a corrente deve fluir, você deve analisar que tipo de campo magnético cada sentido da corrente produziria. E o campo magnético que deve ser induzido pela corrente é aquele que vai contra a variação do fluxo magnético. Então, se o fluxo magnético está aumentando, o campo magnético induzido pela corrente deve fazer o fluxo diminuir. Se o fluxo estiver diminuindo, então, a corrente induzida pelo campo magnético deve induzir um campo que faça o fluxo diminuir menos. Ou seja, deve ser aditiva em relação ao campo magnético. Até o próximo vídeo!