A força de Lorentz: uma carga móvel em um campo magnético

1 · Prever

Uma partícula carregada se move através de uma região de campo magnético uniforme. A força magnética sobre ela depende da velocidade da partícula ou apenas da intensidade do campo?

• A força depende apenas da intensidade do campo, não da velocidade.
• A força magnética não depende de nenhuma das quantidades de forma simples.
• A força depende tanto da intensidade do campo quanto da velocidade da partícula – partículas mais rápidas sentem uma força magnética mais forte.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição qv-cross-b e pressione Redefinir. A região do campo possui Bz = 0.12 T fixo; a carga de teste é q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Ative a leitura de força-magnitude na carga de teste.
3. Defina os componentes de velocidade da carga de teste para cada tentativa e registre a magnitude da força.

3 · Coletar Dados

Plote a magnitude da força F (eixo y) em função da velocidade |v| = √(v_x² + v_y²) (eixo x) para suas três tentativas.

4 · Analisar

1. Para uma tentativa, calcule |F| = |q|·|B|·|v| usando q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Compare com a tabela.
2. Explique por que a magnitude da força magnética depende da velocidade total da partícula |v|, e não da direção de sua velocidade — embora a direção da força dependa da direção em que ela está se movendo.

5 · Aprofundar

1. A força magnética é sempre perpendicular à velocidade (F = qv×B), portanto pode mudar a direção de uma partícula, mas nunca sua velocidade. Explique por que um campo magnético sozinho nunca pode acelerar ou desacelerar uma partícula carregada, apenas orientá-la.
2. Uma partícula carregada movendo-se perpendicularmente a um campo magnético uniforme viaja em círculo, porque a força magnética sempre aponta em direção ao centro do círculo. Explique, usando F = qvB, por que uma partícula mais rápida no mesmo campo traça um círculo maior.

A física por trás deste experimento

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