Incomprensión de la ley de Lenz

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El aumento de la corriente (y, por tanto, el aumento del flujo y el cambio del campo magnético) en el solenoide exterior inducen una corriente en el solenoide interior.

La corriente en el solenoide exterior produce un campo magnético que sale de la pantalla fuera del solenoide y entra en la pantalla dentro del solenoide.

La ley de Lenz establece que la corriente inducida debe oponerse al cambio u oponerse a este cambio en el campo magnético. Por lo tanto, la corriente inducida en el solenoide interior debe producir un campo magnético que sale de la pantalla dentro del solenoide exterior y entra en la pantalla fuera del solenoide exterior.

Sin embargo, como es obvio, ni la corriente en el sentido de las agujas del reloj ni en el sentido contrario a las agujas del reloj en el solenoide interior logra esto por completo.

Cuando la corriente inducida va en el sentido de las agujas del reloj, el campo magnético se "opone" o "se cancela" en la región entre los dos solenoides. En todas las demás regiones, el campo magnético se fortalece, desobedeciendo tanto la ley de Lenz como la ley de conservación de la energía.

Cuando la corriente inducida está en dirección contraria a las manecillas del reloj, el campo magnético es "opuesto" o "cancelado" en cada región excepto en la región entre los dos solenoides. Así, el campo magnético se fortalece en esta región, desobedeciendo tanto la ley de Lenz como la ley de conservación de la energía.

La respuesta correcta parecería ser la dirección contraria a las agujas del reloj, ya que obedece en mayor medida a la ley de Lenz al cumplirse para una región más grande del espacio. ¿Es esta la respuesta correcta y la explicación correcta de la respuesta? ¿Hay alguna otra forma en que pueda abordar este problema para obtener esta respuesta y solo esta respuesta?

Respuestas (2)

Recuerde que el flujo que entra en la Ley de Lenz es el flujo encerrado por el camino para el cual está calculando la FEM . El campo entre los dos bucles está fuera de ese camino, por lo que no se considera.

Entonces, en este caso, ¿la única área considerada sería el área dentro del solenoide interno? ¿Significa eso que el campo magnético entre los solenoides interior y exterior no tiene que ser opuesto, según la ley de Lenz?
Si eso es correcto.
La corriente inducida en la bobina interior y, por tanto, el campo magnético que produce depende de la fem inducida en la bobina interior y de la resistencia del bucle interior. La oposición al aumento de corriente en la bobina exterior es la fem inducida en la bobina exterior que depende del área de la bobina exterior.

Lenz nunca gana porque si lo hiciera, la oposición al cambio que produce la corriente inducida sería total y, por lo tanto, no habría cambio neto y, por lo tanto, no habría corriente inducida.

Incluso sin el circuito interno, existe oposición al aumento de corriente en el circuito externo (autoinducción) y la presencia del circuito interno conductor aumentará esa oposición.

Para responder a la pregunta, debe considerar lo que sucede en el circuito externo.

En el bucle exterior hay una corriente creciente que produce un campo magnético creciente y, por tanto, un flujo magnético creciente dentro del bucle exterior.

Ese flujo magnético creciente dentro del bucle interior induce una fem en el bucle interior.

Esa fem inducida en el bucle interior induce una corriente en el bucle interior que depende tanto de la fem inducida como de la resistencia del bucle interior.

Esa corriente inducida en el circuito interno, a su vez, produce un campo magnético cambiante dentro y alrededor de él.

Esto significa que el bucle exterior experimenta un flujo cambiante debido a que el bucle interior tiene una fem inducida.
Tenga en cuenta que esa fem inducida en el bucle exterior dependerá del área del bucle exterior.
Quiere mostrar que esa fem inducida se opone a la corriente creciente en el bucle exterior.

¿Cómo puede ser así si usted ha señalado muy acertadamente que los campos magnéticos inducidos por el bucle interior están en direcciones opuestas dentro del bucle exterior?
Hay un campo magnético creciente dentro del bucle interno que se opone a la corriente creciente en el bucle externo y hay un campo magnético creciente entre los bucles que ayuda a que aumente la corriente en el bucle externo.

Bueno, mire el cambio de flujo magnético vinculado con el bucle exterior.
Todas las líneas de campo magnético producidas por el bucle interior que pasan a través del bucle interior se cuentan porque están dentro del bucle exterior y este flujo magnético creciente produce una fem en el bucle exterior que se opone a la corriente creciente en el bucle exterior que lo produce.

Algunas de las líneas de campo magnético producidas por el bucle interior que están fuera del bucle interior no contribuyen al aumento del flujo magnético dentro del bucle exterior.
Es decir, hay un campo magnético debido al bucle interior fuera del bucle exterior.
Entonces, la tasa de cambio del flujo magnético y, por lo tanto, la fem inducida en el bucle externo, aportada por el área entre los bucles exterior e interior, es menor que la tasa de cambio del flujo magnético aportado por el área dentro del bucle interior.

Por lo tanto, la fem inducida neta en el bucle exterior producida por el bucle interior se opondrá a la corriente creciente en el bucle exterior.

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