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Ley de inducción electromagnética de Lenz
¿Qué es la Ley de Lenz?
Ley de Lenz (introducida por Físico alemán báltico ruso Heinrich Friedrich Emil Lenz 1834), podemos encontrar la dirección de la corriente. Cuando la corriente a través de la bobina cambia el campo magnético, se genera un voltaje como resultado del campo magnético cambiante y la dirección del voltaje inducido siempre es opuesta a la corriente cambiante.
La ley de Lenz implica un método para determinar la dirección de la FEM inducida en una bobina. “Así, decimos que la dirección de la EMF inducida es tal que se opone a los cambios que la provocan.
En otras palabras, la ley de Lenz establece que cuando se induce un EMF en un circuito, la configuración actual siempre se opondrá al movimiento o cambio en la corriente que lo produce.de nuevo
Una FEM inducida hace que la corriente fluya en un circuito cerrado en una dirección que se opone al cambio que le produjo el efecto magnético.
Sencillamente, la Ley de Lenz establece que un efecto inducido siempre estará en oposición a la causa que lo produjo.
Explicación de la Ley de Lenz
La Ley de Lenz (un poco engañosa y confusa para los principiantes) puede entenderse con la ayuda del diagrama anterior, donde una bobina aislada está conectada a un galvanómetro sensible y una barra magnética estática sólida.Vamos a ver cómo funciona
- Cuando tanto la barra magnética como la bobina están en una posición de reposo, no fluye corriente ni EMF (incluso la pequeña cantidad de flujo magnético asociado con el movimiento de la bobina (polo norte de la barra magnética estática)), por lo que la galvanómetro Sin desviación.
- Una desviación rápida del galvanómetro es causada por el rápido movimiento de la barra magnética hacia la bobina. Tenga en cuenta que la desviación permanece constante hasta el movimiento continuo de la barra magnética con respecto a la bobina (es decir, el momento relativo entre la barra magnética y la bobina). Cuando tanto la barra magnética como la bobina alcanzan su posición de reposo, la desviación del galvanómetro está en la posición cero (ver Figura 1A).
- Cuando la barra magnética se aleja de la bobina, el galvanómetro se flexiona nuevamente hasta que el movimiento relativo entre la barra magnética y la bobina está en reposo o en una posición estática. Tenga en cuenta que la orientación del galvanómetro es la dirección opuesta a la de la Figura 1A (como se muestra en la Figura 1B).
- Lo mismo sucede si la barra magnética está en una posición estática mientras la bobina se acerca y se aleja de ella (pasos 2 y 3).
Muestra claramente que cuando la barra magnética (en movimiento) está cerca de la bobina, corta o vincula la mayor parte del flujo, mientras que el vínculo del flujo disminuye cuando la barra magnética se aleja de la bobina.
La desviación del galvanómetro muestra la FEM inducida en la bobina causada por el movimiento repentino de la barra magnética hacia y desde la bobina. La razón exacta de la EMF inducida es un cambio en el enlace de flujo alrededor de la bobina que continúa hasta que tanto la barra magnética como la bobina dejan de moverse. En otras palabras, los campos magnéticos fuertes o los flujos magnéticos no inducen campos electromagnéticos en los conductores electrostáticos. Por lo tanto, un cambio en el flujo magnético es un fenómeno obligatorio para inducir CEM en una bobina o en un conductor.
La explicación anterior indica que cuando el polo “N” del imán se mueve hacia la bobina, se induce un EMF en la bobina que hace que la corriente fluya en sentido contrario a las agujas del reloj (mirando la bobina de lado). El extremo de la bobina se convierte en el polo “N” (Fig. 1.A).
Así, el polo norte del imán refleja el polo norte de la bobina N. La energía mecánica se utiliza para controlar esta fuerza de repulsión, convirtiéndola en energía eléctrica en forma de CEM dentro de la bobina.
De manera similar, alejar el polo norte del imán de la bobina dará como resultado un polo “sur” en el extremo opuesto de la bobina. De esta forma, el polo N de la barra magnética atrae al polo S de la bobina. El control de esta fuerza de atracción entre la bobina y la barra magnética requiere energía mecánica para convertirla en energía eléctrica en forma de EMF inducida dentro de la bobina.
Esto prueba que la corriente inducida siempre fluye en la dirección opuesta. cambio magnético campo Se hizo (moviendo la barra magnética más cerca o más lejos de la bobina).
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Fórmulas y ecuaciones de la ley de Lenz
Una versión básica de la ley de Lenz se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera:
e = – (dΦB./dt)
De hecho, el “-” en la ley de inducción electromagnética de Faraday representa la ley de Ren. Porque se basa en el principio de conservación de la energía y la tercera ley de Newton (todas las acciones tienen la misma reacción, pero en magnitudes opuestas.
Otras formas de ecuaciones y fórmulas de la Ley de Lenz son:
- e = – N (dΦB./dt)
- e = – norte (ΔΦ/Δt)
- e = – N (δΦB./δt)
dónde:
- e = FEM inducida en bobina/conductor
- N = número de vueltas de bobina o bucles
- dΦB.ΔΦ, δΦB. = cambio en porcentaje de flujo magnético
- dt, Δt, δt = cambio en el tiempo
Aplicación de la Ley de Lenz
Existen múltiples usos y aplicaciones basados en la ley de Lenz. Por ejemplo, se utiliza el principio básico de la Ley de Lenz.
- Frenos electromagnéticos para trenes.
- Quemadores de inducción, estufas, calentamiento por inducción.
- Generador/alternador, transformador, motor (EMF posterior).
- Micrófonos, lectores de tarjetas, cintas de grabación de audio/video, discos duros y discos giratorios, tarjetas de débito/crédito.
- equilibrio de corrientes de Foucault.
- dinamómetro y detector de metales.
- Analizar el concepto básico de energía almacenada en un inductor.
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