1. IntroduccinLos estudios sobre induccin electromagntica, realizados por Michael Faraday nos indican que en un conductor que se mueva cortando las lneas de fuerza de un campo magntico se producira una fuerza electromotriz (FEM) inducida y si se tratase de un circuito cerrado se producira una corriente inducida. Lo mismo sucedera si el flujo magntico que atraviesa al conductor es variable.La Ley de Lenz nos dice que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas sern de un sentido tal que se opongan a la variacin del flujo magntico que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservacin de la energa.La polaridad de una FEM inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magntico se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original.El presente trabajo es un estudio enfocado principalmente en la ley de Lenz2. Objetivo General

Analizar y comprender las diferentes aplicaciones de la ley de Lenz y su ntima relacin con la electricidad y el magnetismo.

3. Objetivos Especficos

Establecer las leyes de induccin y la fuerza electromotriz inducida. Establecer la relacin entre la electricidad y el magnetismo. Conocer y adquirir conocimientos bsicos sobre la ley de Lenz para poder poner en prctica lo estudiado

4. Marco terico

Heinrich Friedrich Emil Lenz(Dorpat, 1804 - Roma, 1865) Fsico ruso. Profesor y rector de la Universidad de San Petersburgo, estudi el efecto Peltier, la conductividad de los metales y la variacin de la resistencia elctrica con la temperatura. Enunci una ley que permite conocer la direccin y el sentido de la corriente inducida en un circuito elctrico.

Estudi fsica y qumica en la Universidad de Dorpat y, muy joven an, tomo parte como geofsico en una expedicin alrededor del mundo, durante la cual efectu mediciones sobre el nivel de sal, la temperatura y la presin de mares y ocanos. Afincado luego en San Petersburgo, ejerci la docencia en la Universidad y en la Academia de Ciencias de esta ciudad, de la que llegara a ser decano y rector.

Lenz estudi la conductividad elctrica y descubri el efecto conocido como efecto Joule con independencia de las experiencias y conclusiones a que a este respecto lleg el cientfico que le dio nombre. La ley de Lenz.En 1834 Heinrich F. Lenz enunci una regla que permite determinar el sentido de la corriente inducida en un circuito cerrado. Esta regla se conoce como Ley de Lenz, y se enuncia del modo siguiente:

Una corriente inducida en un circuito cerrado tiene tal sentido que se opone al cambio que la produce.

El signo negativo de la ley de Faraday est ntimamente relacionado con esta nocin de oposicin. Es importante puntualizar que la ley de Lenz se refiere a corrientes inducidas, y no a fuerzas electromotrices inducidas. Esto significa que slo puede aplicarse directamente a circuitos cerrados; si el circuito no est cerrado, debemos razonar en trminos de qu sucedera si lo estuviese, para de esta forma predecir el sentido de la f.e.m. Para ilustrar el significado de la ley de Lenz nos referiremos de nuevo al ejemplo de la barra imantada cuyo acercamiento o alejamiento produce variaciones de flujo a travs de una espira. Ahora supondremos que la espira es conductora, de modo que la f.e.m. inducida origina una corriente. Interpretaremos la ley de Lenz aplicandola a este experimento de dos maneras distintas pero equivalentes.

1.- Puesto que la corriente inducida en la espira produce un campo magntico, la espira se comporta como un pequeo imn orientado al contrario que el imn externo (figura 5). Si la barra imantada se acerca con el polo norte por delante, la cara de la espira enfrentada con ella es tambin un polo norte. Ambos polos se repelen mutuamente, y la regla de la mano derecha nos dice que para producir en la espira el efecto de un imn con esta orientacin es necesario que la corriente inducida circule en sentido contrario a las agujas del reloj.

La espira se comporta como un pequeo imn que se opone a la aproximacin.En caso de que la barra se aleje de la espira, sta se comporta como un pequeo imn cuyo polo sur estuviese enfrentado al polo norte (se invertira el imn dentro de la espira). Ahora la aplicacin de la regla de la mano derecha nos dice que esta orientacin de los polos en la espira requiere una corriente inducida circulando en el sentido de las agujas del reloj4. En la interpretacin de la ley de Lenz, el movimiento de la barra imantada es el cambio que produce la corriente inducida. La corriente acta en sentido opuesto al movimiento.

2) Interpretaremos ahora la situacin de un modo diferente, en trminos de las lneas de campo magntico. En la figura 6 se muestran las lneas del campo del imn y las que la corriente inducida origina en la espira. El cambio a que se refiere la ley de Lenz es ahora la variacin de flujo magntico a travs de la espira. Cuando la barra imantada se acerca a la espira, la densidad de lneas de campo se incrementa porque la espira intercepta un mayor nmero de ellas (lneas discontinuas en la figura 6) ; en consecuencia se incrementa el flujo magntico, y la corriente inducida se opondr a este cambio a travs del campo magntico asociado con ella (lneas continuas de la figura 6). La aplicacin de la regla de la mano derecha nos dice ahora que para producir un campo magntico de esta orientacin la corriente inducida debe tener sentido antihorario.

Las lneas discontinuas representan el campo magntico del imn.

Las lneas continuas son las del campo magntico inducido. Puntualicemos que el campo magntico inducido no es intrnsecamente opuesto al campo magntico de la barra imantada; el campo inducido se opone a los cambios del campo de la barra que se traducen en cambios en el flujo a travs de la espira, y existen cuatro posibilidades, segn acerquemos o alejemos la barra imantada con su polo norte o polo sur enfrentado a la espira

Para generar una corriente elctrica es preciso realizar un trabajo mecnico o bien, de algn modo, desarrollar una energa. Por lo tanto, de acuerdo con el principio de la conservacin de la energa, la corriente generada constituir una resistencia que hay que vencer. La ley de Lenz expresa esto diciendo que el sentido de la corriente inducida es tal que tiende a oponerse a la causa que la provoca. As, al acercar un imn a una espira, la corriente inducida que aparece en sta tiene un sentido de circulacin tal que crea un campo magntico que repele el imn. Por otro lado, al separar el imn, la corriente inducida ser ahora opuesta a la anterior y atraer el imn.

Por ejemplo, si se aproxima el polo sur de un imn a una espira, sta crea una fuerza electromotriz inducida que se opone a la causa que la produce, y la corriente circula por ella de manera que la espira se comporta como un polo sur frente al imn, al que trata de repeler.En realidad, la ley de Lenz es otra forma de enunciar el principio de conservacin de la energa. Si no fuera as, la cara de la espira enfrentada al polo sur del imn se comportara como un polo norte, atrayendo al imn y realizando un trabajo sobre l, a la vez que se produce una corriente elctrica que origina ms trabajo. Esto sera creacin de energa a partir de la nada. Sin embargo, para acercar el imn a la espira hay que realizar un trabajo que se convierte en energa elctrica

La Ley de Lenz El sentido de la corriente inducida es tal que el campo creado por dicha corriente tiende a oponerse a la creacin del flujo magntico que la ha originado.La ley de Lenz afirma que el sentido de la corriente inducida en una espira al acercarle el polo norte de un imn es tal que se opone al incremento de flujo magntico.Observa que el mismo resultado se obtiene argumentando en trminos de fuerzas magnticas:El sentido de la corriente inducida es tal que la espira equivale a un imn con su polo norte enfrentado al polo norte del imn inductor. De este modo la corriente inducida dificulta el avance del imn, es decir, se opone a la causa que la origina.

En este caso la corriente inducida es tal que tiende a crear un campo magntico contrario, que hace que disminuya el campo inductor.

Cuando alejamos el imn se produce una disminucin en la intensidad del campo. La corriente que se induce tiene un sentido tal que origina un campo que refuerza al campo inductor.

En la experiencia de Henry la causa que produce la corriente inducida es el desplazamiento del conductor. En este caso la corriente inducida es tal que el campo magntico ejerce sobre las cargas que circulan por el conductor mvil una fuerza que tiene a dificultar su desplazamiento

La Ley de Lenz puede reformularse, teniendo en cuenta el concepto de flujo, en la forma siguiente:

El sentido de la corriente inducida es tal que siempre se opone a la variacin del flujo que la produce. Esto es:

Si la corriente se induce debido a un aumento del flujo magntico, el sentido de la corriente ser el que genere un campo magntico opuesto al campo inductor (produciendo de esta manera un campo ms pequeo y una disminucin del flujo).

Si la corriente se induce debido a una disminucin del flujo magntico, el sentido de la corriente ser el que genere un campo magntico del mismo sentido que el campo inductor (produciendo de esta manera un reforzamiento del campo y un aumento del flujo).

LA LEY DE LENZ Y LA CONSERVACIN DE LA ENERGA

Consideraremos ahora la ley de Lenz desde un punto de vista complementario: nos preguntamos qu sucedera si la corriente inducida actuase a favor del cambio que la produce, en lugar de oponerse a l. Como ejemplo, veamos que ocurrira si cuando acercamos una barra imantada con su polo norte orientado hacia la espira, sta respondiese con una corriente inducida en sentido horario. Esto equivaldra a crear un pequeo imn con el polo sur enfrentado al polo norte de la barra que se aproxima. Es decir, tendramos enfrentados dos imanes por sus polos opuestos, de manera que se atraeran entre s. Por tanto, el movimiento de la barra imantada sera acelerado, ganando energa cintica (tanto ms cuanto mayor fuese su velocidad) sin ningn impulso exterior al sistema espira+barra; y adems, ello producira un aumento de flujo cada vez ms rpido en la espira, cuyo efecto inmediato sera mayor intensidad de la corriente inducida. Como consecuencia, aparecera energa trmica en la espira, pues esta corriente disipara cada vez ms potencia en la resistencia hmica de la espira (efecto Joule). Es evidente que esto es fsicamente imposible, pues se trata de un fenmeno prohibido por el principio de conservacin de la energa. En realidad, si se lleva a cabo el experimento moviendo la barra imantada hacia la espira (o alejndola de ella), aparece una fuerza opuesta al sentido del movimiento que termina por detenerlo. Si se desea mantener la barra con velocidad constante es necesario realizar trabajo contra dicha fuerza, y este trabajo debe ser exactamente igual a la energa trmica disipada por la corriente en la espira (estamos considerando como aislado y sin rozamientos el sistema espira+barra). Cuanto ms rpido sea el movimiento, mayor es la potencia disipada, y el trabajo realizado sobre la barra por unidad de tiempo debe ser mayor. Como observacin final, digamos que si se abre la espira por algn punto, entonces ya no tenemos ningn circuito cerrado donde pueda circular la corriente inducida, de modo que no habr ninguna energa trmica disipada en la espira, ni fuerza opuesta al movimiento de la barra, ni se requerir realizar trabajo alguno sobre ella para mantener su movimiento uniforme. Pero esto no significa que la f.e.m. inducida sea nula.LEY DE LENZ

Primer experimento Tubo de Lenz:

El tubo de Lenz es un tubo metlico hueco, de un material conductor de la electricidad pero sin propiedades magnticas (por ejemplo de aluminio o de cobre). El tubo se dispone verticalmente, se introduce el imn cilndrico por el tubo, y se deja caer libremente. El imn asomar por el extremo inferior bastante tiempo despus de lo que se espera en cada libre.

En el tubo metlico al caer el imn se producen corrientes de manera que con su accin se opongan lo ms intensamente posible a la causa que lo produce, dando como consecuencia un fuerte frenado.

5. Conclusiones

La ley de Lenz slo se cumple en circuitos cerrados en donde exista un movimiento relativo entre un campo magntico y un conductor,

Con la ley de Lenz se puede demostrar que la f.e.m. y la corriente inducidas tienen un sentido tal que tienden a oponerse a la variacin que las origina.

6. Recomendaciones

La implementacin de las demostraciones de la ley de Lenz en el laboratorio de fsica seria de mucha ayuda ya que son muy operacionales y explicativas, y el equipo y material empleado tiene bajo costo Es importante la prctica de resolucin de ejercicios aplicando la frmula de Lenz para una fomentacin ms segura de los conceptos estudiados.

Seria importante investigar ms sobre el tema parta enriquecer nuestro conocimiento y aclarar aquellas dudas que puedan surgir a lo largo de la investigacin.

7. Bibliografa

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/l/lenz_heinrich.htm http://www2.ib.edu.ar/becaib/cd-ib/trabajos/LopezL.pdf http://pmtrmagnetismo.blogspot.com/2012/05/ley-de-lenz.html8. Anexos