Heinrich Friedrich Emil Lenz.docx

Heinrich Friedrich Emil Lenz (Dorpat, 1804 - Roma, 1865) Físico ruso. Profesor y rector de la Universidad de San Petersburgo, estudió el efecto Peltier, la conductividad de los meta les y la variación de la resistencia eléctrica con la temperatura. Enunció una ley que permite conocer la dirección y el sentido de la corriente inducida en un circuito eléctrico.

Heinrich Lenz Estudió física y química en la Universidad de Dorpat y, muy joven aún, tomo parte como geofísico en una expedición alrededor del mundo, durante la cual efectuó mediciones sobre el nivel de sal, la temperatura y la presión de mares y océanos. Afincado luego en San Petersburgo, ejerció la docencia en la Universidad y en la Academia de Ciencias de esta ciudad, de la que llegaría a ser decano y rector. Lenz estudió la conductividad eléctrica y descubrió el efecto conocido como efecto Joule con independencia de las experiencias y conclusiones a que a este respecto llegó el científico que le dio nombre. La ley le y de Lenz, enunciada en 1833, fue la gran aportación de Heinrich Lenz a los estudios electromagnéticos; esta ley permite determinar el sentido de la corriente inducida por una variación del flujo abarcado por un circuito. Para generar una corriente eléctrica es preciso realizar un trabajo mecánico o bien, de algún modo, desarrollar una energía. Por lo tanto, de acuerdo con el principio de la conservación de la energía, la corriente generada constituirá una resistencia que hay que vencer. La ley de Lenz expresa esto diciendo dicie ndo que el sentido de la corriente inducida i nducida es tal que tiende a oponerse a la causa caus a que la provoca. Así, al acercar un imán a una espira, la corriente inducida que aparece en ésta tiene un sentido de circulación tal que crea un campo magnético que repele el imán. Por otro lado, al separar el imán, la corriente inducida será ahora opuesta a la anterior y atraerá el imán.

Realizo también importantes investigaciones sobre la conductividad de los cuerpos, en relación con su temperatura, descubriendo en 1843 la relación entre ambas , lo que luego fue ampliado y desarrollado por James Prescott Joule, por lo que pasaría a llamarse "Ley de Joule".

Ley de Joule-Lenz : Si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren con las moléculas del conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. Este efecto es conocido como efecto Joule en honor a su descubridor el físico británico James Prescott Joule junto con el físico ruso Emil Lenz , quienes lo estudiaron en la década de 1860. Causas del fenómeno: Los sólidos tienen generalmente una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro de la celda o de sus caras. Cuando el cristal es sometido a una diferencia de potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética, que es cedida en forma de calor. Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente". Matemáticamente se expresa como:

Q=I²xRxt

Dónde: Q = energía calorífica producida por la corriente. I = intensidad de la corriente que circula y se mide en amperios. R = resistencia eléctrica del conductor y se mide en ohms. t = tiempo el cual se mide en segundos.

 Así, la potencia disipada por efecto Joule será:

Donde V es la diferencia de potencial entre los extremos del conductor. Microscópicamente el efecto Joule se calcula a través de la integral de volumen del campo eléctrico por la densidad de corriente: La resistencia es el componente que transforma la energía electrica en energía calorífica, (por ejemplo un hornillo eléctrico, una estufa eléctrica, una plancha etc.). Mediante la ley de Joule podemos determinar la cantidad de calor que es capaz de entregar una resistencia, esta cantidad de calor dependerá de la intensidad de corriente que por ella circule y de la cantidad de tiempo que esté conectada, luego podemos enunciar la ley de Joule diciendo que la cantidad de calor desprendido por una resistencia es directamente proporcional a la intensidad de corriente a la diferencia de potencial y al tiempo.

Ejercicio: Por una secadora de pelo circula una corriente de 10 Amper y tiene una bobina calefactora con resistencia igual a 22 ohmnios. Calcule el calor disipado en 2 minutos.

 S olución.  Por la ley de Joule - Lenz se cumple que: Q = I ² x R x t → Q = (10A)² x ( 22 ohm) x ( 120 s) Q = (100)(22)(120) Joules → Q = 264000 Joules

Ley de Lenz La ley de Lenz para el campo electromagnético relaciona cambios producidos en el campo eléctrico por un conductor con la propiedad de variar el fl ujo magnético, y afirma que las tensiones o voltajes aplicadas a un conductor, generan una F.E.M. (fuerza electro motriz) que se opone al paso de la corriente que la produce. Esta ley se llama así en honor del físico germano-báltico Heinrich Lenz, quien la formuló en el año 1834. En un contexto más general que el usado por Lenz, se conoce que dicha le y es una consecuencia más del principio de conservación de la energía aplicado a la energía del campo electromagnético.

La polaridad de una tensión inducida es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido por la corriente original. El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por:

Donde:

= Flujo magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb). = Inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla (T). = Superficie definida por el conductor. = Ángulo que forman el vector perpendicular a la superficie definida por el conductor y la dirección del campo. Si el conductor está en movimiento el valor del flujo será:

A su vez, el valor del flujo puede variar debido a un cambio en el valor del campo magnético:

En este caso la Ley de Faraday afirma que la tensión inducida ℰ en cada instante tiene  por valor:

Donde ℰ es el voltaje inducido, dΦ/dt  es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ y  N  el número de espiras del conductor. La dirección del voltaje inducido (el signo negativo en la fórmula) se debe a la oposición al cambio de flujo magnético.

BIBLIOGRAFIA:

https://sites.google.com/site/fundamentosmei/temas-de-la-unidad/corrientecontinua/leyes/ley-de-joule-lenz. https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Lenz. https://www.biografiasyvidas.com/biografia/l/lenz_heinrich.htm