La forza di Lorentz
Un campo magnetico può spingere una carica in moto, ma solo di lato — perpendicolare sia alla velocità sia al campo. Quella spinta laterale non accelera né frena la carica: piega solo la traiettoria, curvandola in un cerchio se il campo resta costante.
La formula
F = q · v · B
- F — forza (N): la spinta magnetica laterale sulla carica
- q — carica (C): la carica elettrica trasportata dalla particella
- v — velocità (m/s): quanto veloce corre la carica, qui perpendicolare al campo
- B — campo magnetico (T): l'intensità del campo attraversato
Esempio risolto
Una particella con carica di 2 coulomb corre a 3 metri al secondo, perpendicolare a un campo di 5 tesla. Quale forza sente?
- 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
Mettiti alla prova
La stessa carica da 2 coulomb corre a 3 metri al secondo in un campo più forte di 10 tesla. Qual è la forza?
- 30 N
- 15 N
- Risposta corretta: 60 N
Giusto! Raddoppiare il campo raddoppia la forza: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Una carica positiva corre a destra in un campo che punta dentro la pagina. Dove la spinge la forza magnetica?
- Risposta corretta: Verso l'alto
- Verso il basso
- Avanti, nella direzione in cui già corre
Corretto! Con la mano destra, una carica positiva verso destra in campo entrante sente una forza verso l'alto.
Dove lo vedi
Un vecchio televisore a tubo catodico guidava il suo fascio di elettroni con campi magnetici, dipingendo lo schermo curvando particelle cariche migliaia di volte al secondo. Le aurore boreali sono la stessa fisica su scala planetaria: particelle cariche provenienti dal sole spiraleggiano lungo le linee del campo magnetico terrestre, brillando mentre curvano.
Errori comuni
La sottigliezza chiave è che la forza magnetica non compie lavoro: F = q · v · B spinge perpendicolare alla velocità, quindi può curvare una traiettoria ma mai accelerare la carica o frenarla. Sbagliare la direzione è l'altro scivolone — la forza è perpendicolare sia alla velocità sia al campo (mano destra: dita lungo la velocità, piegale verso il campo, pollice lungo la forza). Una carica positiva a 3 m/s che attraversa un campo da 10 T sente 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N di lato.
Come si collega
Le correnti creano campi e i campi spingono le cariche in moto — le due metà della coppia di retroazione dell'elettromagnetismo, separate da una sola lezione. La legge di Faraday, la prossima, aggiunge il terzo tassello: un campo che cambia crea da solo una tensione che mette in moto una corrente. Questa spinta laterale, che conserva la velocità, è il motivo per cui i motori girano e le particelle cariche corrono in cerchio negli acceleratori.