La força de Lorentz
Aquesta empenta lateral mai no accelera ni alenteix la càrrega
La fórmula
F = q · v · B
- F — força (N): l'empenta magnètica lateral sobre la càrrega
- q — càrrega (C): la quantitat de càrrega elèctrica que porta la partícula
- v — velocitat (m/s): com de ràpid es mou la càrrega, aquí perpendicular al camp
- B — camp magnètic (T): la intensitat del camp magnètic per on es mou la càrrega
Exemple resolt
Una partícula carregada amb càrrega de 2 coulombs es mou a 3 metres per segon, perpendicular a un camp magnètic de 5 tesles. Quina força nota?
- q = 2 C
- v = 3 m/s
- B = 5 T
- F = q · v · B
- F = 2 C · 3 m/s · 5 T
F = 30 N
Posa't a prova
La mateixa càrrega de 2 coulombs es mou ara a 3 metres per segon per un camp més fort de 10 tesles. Quina és la força sobre ella?
- 30 N
- 15 N
- Resposta correcta: 60 N
Bé! Doblar el camp dobla la força: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Una càrrega positiva es mou a la dreta per un camp magnètic apuntant endins de la pàgina. Cap a on l'empeny la força magnètica?
- Resposta correcta: Cap amunt
- Cap avall
- Endavant, en la mateixa direcció en què ja es mou
Correcte! Amb la regla de la mà dreta, una càrrega positiva movent-se a la dreta en un camp apuntant endins de la pàgina nota una força empenyent-la cap amunt.
On ho veus
Les aurors boreals són la mateixa física a escala planetària
Errors freqüents
La subtilitat clau és que la força magnètica no fa treball: F = q · v · B empeny perpendicular a la velocitat, o sia pot doblegar un camí però mai no accelerar o alentir la càrrega. Equivocar la direcció és l'altre lapsus: la força és perpendicular a la velocitat i al camp alhora (mà dreta: dits al llarg de la velocitat, corba cap al camp, polze al llarg de la força). Una càrrega positiva a 3 m/s creuant un camp de 10 T nota 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N lateral.
Com es connecta
Els corrents fan camps i els camps empenyen càrregues en moviment: les dues meitats de la parella de retroalimentació de l'electromagnetisme, a una lliçó de distància. La llei de Faraday, tot seguit, hi afegeix la tercera: un camp canviant crea una tensió que condueix un corrent tot sol. Aquesta empenta lateral que conserva la velocitat és per què giren els motors i per què les partícules carregades corren en cercles als acceleradors.