A Força de Lorentz
Um campo magnético pode empurrar uma carga em movimento, mas apenas de lado — perpendicular tanto à sua velocidade quanto ao próprio campo. Esse empurrão lateral nunca acelera nem desacelera a carga; ele apenas dobra o caminho, curvando-o num círculo se o campo permanecer constante.
A fórmula
F = q · v · B
- F — força (N): o empurrão magnético lateral na carga
- q — carga (C): a quantidade de carga elétrica carregada pela partícula
- v — velocidade (m/s): quão rápido a carga se move, aqui perpendicular ao campo
- B — campo magnético (T): a força do campo magnético através do qual a carga se move
Exemplo resolvido
Uma partícula carregada com carga de 2 coulombs move-se a 3 metros por segundo, perpendicular a um campo magnético de 5 teslas. Qual força ela 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
Teste-se
A mesma carga de 2 coulombs agora se move a 3 metros por segundo através de um campo mais forte de 10 teslas. Qual é a força sobre ela?
- 30 N
- 15 N
- Resposta correta: 60 N
Certo! Dobrar o campo dobra a força: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Uma carga positiva move-se para a direita através de um campo magnético apontando para dentro da página. Em qual direção a força magnética a empurra?
- Resposta correta: Para cima
- Para baixo
- Para frente, na mesma direção em que já está se movendo
Correto! Pela regra da mão direita, uma carga positiva movendo-se para a direita num campo apontando para dentro da página sente uma força empurrando-a para cima.
Onde você vê isso
Uma antiga televisão de tubo (CRT) guiava seu feixe de elétrons com campos magnéticos, pintando a tela ao desviar partículas carregadas milhares de vezes por segundo. As auroras boreais são a mesma física em escala planetária: partículas carregadas vindas do sol espiralam ao longo das linhas de campo magnético da Terra, brilhando ao fazer a curva.
Erros comuns
A sutileza-chave é que a força magnética não realiza trabalho: F = q · v · B empurra perpendicular à velocidade, então ela pode curvar uma trajetória, mas nunca acelerar a carga nem desacelerá-la. Errar a direção é o outro deslize — a força é perpendicular tanto à velocidade quanto ao campo (mão direita: dedos ao longo da velocidade, curve-os na direção do campo, polegar ao longo da força). Uma carga positiva a 3 m/s atravessando um campo de 10 T sente 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N de lado.
Como se conecta
Correntes criam campos e campos empurram cargas em movimento — as duas metades do par de retroalimentação do eletromagnetismo, separadas por uma lição. A lei de Faraday, a seguir, acrescenta a terceira: um campo variável cria uma tensão que, sozinha, põe uma corrente para circular. Esse empurrão lateral, que preserva a velocidade, é o motivo de os motores girarem e de as partículas carregadas correrem em círculos nos aceleradores.