Lei de Lenz
A lei de Lenz é uma forma comum de compreender como os circuitos electromagnéticos obedecem à terceira lei de Newton e à conservação da energia. A lei de Lenz tem o nome de Emil Lenz, e diz:
Uma força electromotriz induzida (emf) dá sempre origem a uma corrente cujo campo magnético se opõe à alteração do fluxo magnético original.
A lei de Lenz é mostrada com o sinal negativo na lei de indução de Faraday:
E = - ∂ Φ B ∂ t {\\i1}--{\i1}--{\i1}frac {\i}parcial t parcial 
,
o que indica que o emf induzido (ℰ) e a alteração do fluxo magnético (∂ΦB) têm sinais opostos.
O emf induzido e a corrente induzida resultante são no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio quando B é dirigido para fora da página e a área do circuito está a diminuir. O fluxo através deste circuito está a diminuir na direcção exterior. Agora a corrente induzida I produz o seu próprio campo magnético, e podemos usar a regra da pega à direita para calcular a direcção deste campo. O resultado é que o campo magnético devido à corrente induzida é também direccionado para fora dentro do circuito. É como se a natureza, através deste campo induzido, tentasse compensar a redução do fluxo devido ao campo aplicado B. Isto acaba por ser experimentalmente uma regra geral, de modo que podemos dizer que
A direcção da emf induzida é sempre tal que resulta em oposição à mudança que a produz.
Esta é a lei de Lenz.
Como outro exemplo da aplicação da lei de Lenz, considere uma bobina de fio à qual uma bateria está subitamente ligada. Suponha que a bateria inicia uma corrente que flui no sentido dos ponteiros do relógio, tal como é vista pelo observador. Esta corrente dará origem a um campo magnético cujas linhas irão enfiar a bobina e fazer um círculo de volta para fora dela. Assim, à medida que a corrente devida à bateria se acumula, há um fluxo magnético variável através da bobina e isto deve resultar numa emf induzida na bobina. Qual é a direcção deste emf induzido? A lei de Lenz diz-nos imediatamente que deve ser no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, de modo a opor-se à acumulação da corrente. Do mesmo modo, quando a corrente num circuito é interrompida, a emf induzida procura evitar que a corrente morra, e isto explica a faísca observada quando os interruptores são abertos lentamente. A emf induzida num circuito cuja corrente está a mudar chama-se emf posterior, uma vez que se opõe sempre à alteração da corrente. Surge da alteração do próprio campo magnético da corrente, um efeito referido como auto-indutância.
Se a lei de Lenz não fosse verdadeira, um aumento da corrente numa bobina resultaria numa emf que ajudaria a bateria aplicada, aumentando assim ainda mais a corrente, induzindo mais emf e mais aumentos da corrente, ad infinitum. Esta seria uma situação instável e uma situação em que o princípio da conservação de energia seria desobedecido.
Este tipo de raciocínio pode ser alargado a outras situações em que um sistema em equilíbrio é deslocado e o princípio a que se chegou é o seguinte.
Quando um sistema em equilíbrio é perturbado, o equilíbrio é deslocado na direcção que tende a desfazer os efeitos da perturbação.
Esta generalização da lei de Lenz é chamada o princípio de Le Chatelier.
Lenzs-law-inductor
Perguntas e Respostas
P: Qual é a lei de Lenz?
R: De acordo com a lei de Lenz, uma força eletromotiva induzida (emf) sempre gera uma corrente cujo campo magnético se opõe à mudança do fluxo magnético inicial.
P: Como a lei de Lenz aparece na lei de indução de Faraday?
R: Na lei de indução de Faraday, a lei de Lenz é representada por um sinal negativo, indicando que o emf induzido e a mudança no fluxo magnético são opostos.
P: Em que direção a corrente induzida flui quando B' é dirigida do lado para fora e a área da superfície do circuito diminui?
A: A corrente induzida viaja no sentido anti-horário à medida que B' se move de um lado para o outro e a área do circuito diminui.
P: O que a natureza está tentando fazer com esse campo induzido?
R: A natureza está tentando compensar a diminuição do fluxo causado pelo campo aplicado, criando um campo magnético externo no circuito causado pela corrente induzida.
P: O que acontece quando uma bateria é subitamente conectada a uma bobina condutora?
R: Quando uma bateria é subitamente conectada a uma bobina de arame, ela aciona uma corrente que, do ponto de vista do observador, corre no sentido horário. Isso gera uma emf induzida, que, segundo a lei Lenz, é anti-horária e resiste ao aumento da corrente provocada pelo acoplamento.
P: Que efeito a auto-indutância tem sobre os circuitos em que as correntes mudam?
R: A auto-indutância provoca um aumento da corrente dentro de um enrolamento para que um ef resista a esse aumento, evitando assim situações instáveis em que a conservação de energia seria violada.
P: Que princípio pode ser estendido a partir da lei Lenz?
R: A lei de Lenz pode ser estendida ao princípio do Le Chatelier de que, quando o equilíbrio de um sistema é perturbado, o equilíbrio se desloca de maneira que os efeitos da perturbação são anulados.
