Ley de Lenz, f.e.m. inducida y vector H: intensidad del campo magnético y concatenamiento

Ley de Lenz

Ley de Lenz: establece, de forma general, el sentido de la fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida en un conductor. El sentido de la f.e.m. inducida es tal que la corriente generada por ella y su campo magnético tienden a oponerse a la causa que originó la f.e.m.

Como ejemplo, en la figura, como consecuencia de la fuerza F actuando sobre el conductor A, este se mueve entre los polos del imán generándose una f.e.m. que da lugar a la corriente marcada Á según la ley de Lenz. Por la interacción de esta corriente y el campo magnético, sobre el conductor aparecerá una fuerza F' que se opone al movimiento producido por F.

Intensidad del campo magnético: vector H

Intensidad del campo magnético. Vector H

La inducción magnética depende de:

• Del elemento activo I·dl (manantial del campo).
• Del medio magnético, caracterizado por su permeabilidad absoluta μ.

Interesa definir un nuevo vector que describa los efectos del manantial del campo I·dl independientemente del medio en que éste se desarrolle.

Este vector se denomina intensidad de campo magnético y se designa por H. En medios lineales e isotrópicos se define mediante la relación entre la inducción magnética B y la permeabilidad μ:

B = μ · H → H = B / μ

La distinción entre B y H sólo es relevante en medios magnéticos en los que μ es variable. En el aire μ ≈ μ0 (μ relativa ≈ 1) y existe, en la práctica, proporcionalidad entre ambos vectores.

Las dimensiones de H en el Sistema Internacional son amperios por metro (A·m⁻¹).

Inducción electromagnética y f.e.m. inducida

Cualquier variación en el flujo que atraviesa un circuito eléctrico produce en este una f.e.m. inducida que, según la ley de Lenz, será contraria a la variación de dicho flujo.

Si el circuito está constituido por N conductores en serie, la f.e.m. se inducirá en cada espira y la f.e.m. total entre A y B será la suma de las f.e.m. inducidas en cada espira.

El producto del número de espiras por el flujo se denomina concatenamiento magnético. La variación del flujo abarcado por una espira, bobina o circuito puede deberse a las siguientes causas:

1.ª - Variación temporal del campo magnético

1.ª.- Variación temporal del campo magnético.

Es el caso representado en la figura en que la espira permanece inmóvil respecto al campo magnético variable Φ = Φ(t). La f.e.m. tiene, en general, la expresión e = -dΦ/dt (ley de Faraday-Lenz).

2.ª - Movimiento relativo de la espira respecto al campo magnético invariable en el tiempo

El flujo magnético concatenado con la espira en cada instante depende del ángulo α, y éste, a su vez, del tiempo: α = α(t) → Φ = Φ(t). La f.e.m. inducida será según la ley de Faraday.

=e

3.ª - Concurren las dos causas anteriores

En este caso se suman los efectos de la variación temporal del campo y de la posición de la bobina:

=e       Φ = Φ(t, α)    e = e1 + e2