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LEY DE LENZ

11.1 DEFINICION

En el sentido de la corriente producidopor f.e.m.i. es tal que el campo que ella crea tiende a compensar la variacion del flujo a traves del circuito.

La corriente inducida, tiene un sentidom de tal modo qu el campo magnetico creado por el se opone al aumento o disminucion del flujo magnetico externo. A este fenomeno se denomina inercia electromagnetica

La direccin de la fem inducida y la corriente inducida pueden ser determinadas de la ley de Lenz, la cual puede ser establecida como sigue:

"La polaridad de la fem inducida es tal que est tiende a producir una corriente que crea un flujo magntico que se opone al cambio en el flujo magntico a travs del circuito ". Es decir, la corriente inducida tiende a mantener el flujo original a travs del circuito. La interpretacin de este enunciado depende de las circunstancias.

Como se ver, esta ley es una consecuencia de la ley de conservacin de la energa.

Para comprender mejor la ley de Lenz considrese el ejemplo de la barra que se mueve hacia la derecha sobre dos rieles paralelos en presencia de un campo magntico dirigido perpendicularmente hacia dentro del papel (Fig.a).

Cuando la barra se mueve hacia la derecha, el flujo magntico a travs del circuito aumenta con el tiempo ya que el rea de la espira aumenta. La ley de Lenz dice que la corriente inducida debe ser en la direccin tal que el flujo que produzca se oponga al cambio en el flujo magntico externo.

Como el flujo debido al campo externo aumenta hacia dentro del papel, la corriente inducida, si sta se debe oponer al cambio, debe producir un flujo hacia afuera del papel. Por lo tanto, la corriente inducida debe de circular en direccin contraria a las manecillas del reloj cuando la barra se mueva hacia la derecha para dar un flujo hacia afuera del papel en la regin interna del circuito (Utilcese la regla de la mano derecha para verificar esta direccin). Por otro lado, si la barrera se mueve hacia la izquierda como en la figura b., el flujo magntico a travs del circuito disminuye con el tiempo.

Como el flujo est hacia dentro del papel, la corriente inducida tiene que circular en direccin de las manecillas del reloj para producir un flujo hacia dentro del papel en el interior del circuito. En ambos caso, la corriente inducida tiende a mantener el flujo original a travs del circuito.

LECCIN N 11

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Fig.. a). Cuando una barra conductora se desliza sobre dos rieles conductores, el flujo a travs de la espira aumenta con el tiempo. Por la ley de Lenz, la corriente inducida debe estar en direccin contraria a la de las manecillas del reloj, as que produce un flujo en direccin contraria saliendo del papel. b). Cuando la barra se mueve hacia la izquierda, la corriente inducida debe ser en la direccin de las manecillas del reloj

Se ver esta situacin desde el punto de vista de consideraciones energticas Supngase que a la barra se le da un ligero empujn hacia la derecha. En el anlisis anterior se encontr que este movimiento genera en el circuito una corriente que circula en direccin contraria a las manecillas del reloj. Ahora vase qu sucede si se supone que la corriente circula en direccin de las manecillas del reloj, Para una corriente I, que circula en la direccin de las manecillas del reloj,

EJEMPLO. Aplicacin de la ley de Lenz.

Una bobina de alambre se coloca cerca de un electroimn como se muestra en la figura 1.a.Encuntrese la direccin de corriente inducida en la bobina a) en el instante que el interruptor se cierra, b) varios segundos despus de que el interruptor ha sido cerrado y c) cuando el interruptor se abre.

Fig. 1

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SOLUCIN.

a). Cuando el interruptor se cierra, la situacin cambia desde una condicin en la cual no pasan lneas de flujo a travs de la bobina, a una en la cual las lneas de flujo pasan a travs de ella en la direccin que se ve en la figura 1.b. Para contrarrestar este cambio en el nmero de lneas, la bobina debe generar un campo de izquierda a derecha como en la figura. Esto requiere que la corriente est dirigida como se muestran en la figura 1.b.

b). Despus de varios segundos de haber cerrado el interruptor, no existe cambio en el nmero de lneas a travs de la espira; por lo tanto la corriente inducida es cero.

c). Abrir el interruptor causa que el campo magntico cambie de una condicin en la cual las lneas de flujo mantenidas a travs de la espira de derecha a izquierda hasta una condicin de cero flujo. La corriente inducida debe entonces ser como se muestra en la figura 1.c, para que genere un campo de derecha a izquierda que mantenga el flujo

PROBLEMAS

1. Una bobina de 20 espiras encadena un flujo de 20.000 lneas de fuerza (maxwells). Si el campo magntico vara en 0,01 seg, cul es la fem inducida en la bobina?

2. Una bobina giratoria corta 80 webers de flujo magntico por segundo. Cul es el voltaje inducido en la bobina? .

(El signo menos indica que la fem se opone al movimiento.)

3. Una varilla metlica de 40 cm de longitud se mueve en ngulo recto en un campo magntico de 50.000 gauss de densidad de flujo con una velocidad de 25 cm/seg. Cul es la fem inducida en la varilla? .

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Alternativamente, la varilla atraviesa un rea de 40 cm x 25 cm/seg = 1000 cm2/seg (durante cada segundo) . Por lo tanto el flujo que corta en 1 segundo

4. Una bobina circular de 200 espiras de alambre y 15 cm de radio se mantiene sobre una tabla horizontal, de forma tal que la componente vertical del campo magntico terrestre pase a travs del plano de la bobina (ver Fig.(abajo)). La bobina se gira respecto de su plano horizontal, 180 en 1/50 segundo (eje N-S). Determinar la fem inducida en la bobina, si la intensidad del campo terrestre es 0,4 oersted y la inclinacin (ngulo de inclinacin) es 60.

Fig. Ilustracin del Problema 4.