¿Qué es la ley de Lenz?
La
ley de inducción electromagnética de Lenz establece que la dirección de la corriente
inducida en un conductor por un campo magnético cambiante (según la ley de inducción electromagnética de Faraday)
es tal que el campo magnético creado por la corriente inducida se opone
al campo magnético cambiante inicial que lo produjo . La dirección de este
flujo de corriente viene dada por la regla de la
mano derecha de Fleming.
Esto
puede ser difícil de entender al principio, así que veamos un problema de
ejemplo. Recuerde que cuando un campo magnético induce una corriente, el campo
magnético que produce esta corriente inducida creará su propio campo magnético.
Este campo magnético siempre será tal que se oponga al campo
magnético que lo creó originalmente. En el siguiente ejemplo, si el campo
magnético "B" está aumentando, como se muestra en (1), el campo
magnético inducido actuará en oposición a él.
Cuando
el campo magnético "B" está disminuyendo, como se muestra en (2), el
campo magnético inducido volverá a actuar en oposición a él. Pero
esta vez 'en oposición' significa que está actuando para aumentar el campo, ya
que se opone a la tasa de cambio decreciente.
La
ley de Lenz se basa en la ley de inducción de Faraday. La ley de Faraday nos
dice que un campo magnético cambiante inducirá una corriente en un conductor. La ley de Lenz nos dice la dirección
de esta corriente inducida, que se opone al campo magnético
cambiante inicial que la produjo. Esto se indica en la fórmula de la ley de
Faraday por el signo negativo ('-').
Este
cambio en el campo magnético puede ser causado al cambiar la intensidad del
campo magnético al mover un imán hacia o desde la bobina, o al mover la bobina
hacia adentro o hacia afuera del campo magnético. En otras palabras, podemos
decir que la magnitud de la EMF inducida en el circuito es proporcional a la
tasa de cambio de flujo.
Fórmula
de la Ley de Lenz
La
ley de Lenz
establece que cuando un EMF es generado por un cambio en el flujo magnético de acuerdo con la Ley de Faraday,
la polaridad del EMF inducido es tal que produce una corriente inducida cuyo
campo magnético se opone al campo magnético cambiante inicial que lo produjo
El
signo negativo utilizado en la ley de inducción electromagnética de Faraday
indica que el EMF inducido (ε) y el cambio en el flujo magnético (δΦ B
) tienen signos opuestos. La fórmula de la ley de Lenz se muestra a
continuación:
Dónde:
- ε = fem inducida
- δΦ B = cambio
en el flujo magnético
- N = No de vueltas en bobina
Ley
de Lenz y Conservación de Energía
Para
obedecer la conservación de la energía, la dirección de la corriente inducida
por la ley de Lenz debe crear un campo magnético que se oponga al campo
magnético que la creó. De hecho, la ley de Lenz es una consecuencia de la ley
de conservación de la energía.
¿Por
qué preguntas eso? Bueno, supongamos que ese no fue el caso y veamos qué
sucede.
Si
el campo magnético creado por la corriente inducida es la misma dirección que
el campo que lo produjo, entonces estos dos campos magnéticos se combinarían y
crearían un campo magnético más grande. Este campo magnético combinado mayor
induciría, a su vez, otra corriente dentro del conductor dos veces mayor que la
corriente inducida original.
Y
esto, a su vez, crearía otro campo magnético que induciría otra corriente más.
Y así. Entonces podemos ver que si la ley de Lenz no dicta que la corriente
inducida debe crear un campo magnético que se oponga al campo que
la creó, entonces terminaríamos con un ciclo de retroalimentación positiva
interminable, rompiendo la conservación de la energía (ya que estamos
efectivamente creando una fuente de energía sin fin).
La
ley de Lenz también obedece a la tercera ley de movimiento de Newton (es decir,
para cada acción siempre hay una reacción igual y opuesta). Si la corriente
inducida crea un campo magnético que es igual y opuesto a la dirección del
campo magnético que lo crea, entonces solo puede resistir el cambio en el campo
magnético en el área. Esto está de acuerdo con la tercera ley de movimiento de
Newton.
