Fuerza de Lorentz
Un campo magnético puede empujar a una carga en movimiento, pero solo de lado: perpendicular tanto a su velocidad como al propio campo. Este empuje lateral nunca acelera ni frena la carga; solo curva su trayectoria, doblándola en un círculo si el campo se mantiene constante.
La fórmula
F = q · v · B
- F — fuerza (N): el empuje magnético lateral sobre la carga
- q — carga (C): la cantidad de carga eléctrica que lleva la partícula
- v — velocidad (m/s): con qué rapidez se mueve la carga, aquí perpendicular al campo
- B — campo magnético (T): la fuerza del campo magnético por el que se mueve la carga
Ejemplo resuelto
Una partícula cargada con una carga de 2 culombios se mueve a 3 metros por segundo, perpendicular a un campo magnético de 5 teslas. ¿Qué fuerza siente?
- 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
Ponte a prueba
La misma carga de 2 culombios se mueve ahora a 3 metros por segundo por un campo más fuerte de 10 teslas. ¿Cuál es la fuerza sobre ella?
- 30 N
- 15 N
- Respuesta correcta: 60 N
¡Correcto! Duplicar el campo duplica la fuerza: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Una carga positiva se mueve hacia la derecha por un campo magnético que apunta hacia dentro de la página. ¿Hacia dónde empuja la fuerza magnética?
- Respuesta correcta: Hacia arriba
- Hacia abajo
- Hacia delante, en la misma dirección en la que ya se mueve
¡Correcto! Usando la regla de la mano derecha, una carga positiva que se mueve hacia la derecha en un campo que apunta hacia dentro de la página siente una fuerza que la empuja hacia arriba.
Dónde lo ves
Un viejo televisor de tubo de rayos catódicos dirigía su haz de electrones con campos magnéticos, pintando la pantalla al doblar partículas cargadas miles de veces por segundo. Las auroras boreales son la misma física a escala planetaria: partículas cargadas procedentes del sol giran en espiral a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra, brillando al curvarse.
Errores comunes
La sutileza clave es que la fuerza magnética no realiza trabajo: F = q · v · B empuja perpendicular a la velocidad, así que puede doblar una trayectoria, pero nunca acelerar la carga ni frenarla. Equivocarse con la dirección es el otro tropiezo — la fuerza es perpendicular tanto a la velocidad como al campo (mano derecha: dedos a lo largo de la velocidad, dóblalos hacia el campo, pulgar a lo largo de la fuerza). Una carga positiva que se mueve a 3 m/s cruzando un campo de 10 T siente 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N hacia un lado.
Cómo se relaciona
Las corrientes crean campos y los campos empujan cargas en movimiento — las dos mitades del par de retroalimentación del electromagnetismo, a una lección de distancia. La ley de Faraday, que viene a continuación, añade la tercera: un campo cambiante crea por sí solo un voltaje que impulsa una corriente. Este empuje lateral, que conserva la rapidez, es la razón por la que giran los motores y por la que las partículas cargadas corren en círculos en los aceleradores.