LEY LORENTZ CARGA MOVIMIENTO
LEY DE LORENTZ. FUERZA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO EN UN CAMPO MAGNÉTICO:
INTERESA LA CONSULTA DEL SIGUIENTE ARTÍCULO:
SIGUE EL PROCESO DETERMINADO POR LA PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA DE LA ASIGNATURA DE FÍSICA DE 2º DE BACHILLERATO:
FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UNA CARGA EN MOVIMIENTO. LEY DE LORENTZ:
Donde q es el valor de la carga en culombios, que está moviéndose con una velocidad v, en el campo Magnético B . Al vector B también se le llama INDUCCIÓN MAGNÉTICA.
Como esta fuerza está definida mediante el producto vectorial, tiene las siguientes características vectoriales:
Módulo:
Donde α es el ángulo que forman el vector v y el B .
Dirección: la Fuerza es perpendicular al plano formado por los vectores v y B
Sentido: determinado por la «regla del sacacorchos» o «de la mano derecha» (llevamos el vector v sobre B con la palma de la mano derecha y el dedo gordo nos da el sentido de la Fuerza).
Las consecuencias más inmediatas:
- Si la carga está en reposo, no actúa ninguna fuerza sobre ella.
- Si el vector v es paralelo al campo magnético, tampoco aparece ninguna fuerza sobre la carga (pensar que el ángulo sería de 90º y el seno de 90º es cero).
- Tenga en cuenta que si la carga es negativa, el signo negativo cambia el sentido del vector Fuerza determinada inicialmente por la «regla de la mano derecha».
UNIDADES DE LA INDUCCIÓN MAGNÉTICA B:
Del valor del módulo de la Fuerza:
En unidades del Sistema Internacional:
Este conocimiento de unidades en el sistema internacional tiene nombre propio, TESLA (T) , y en función de lo anterior su definición:
«Tesla (T) es el campo magnético B que produce la fuerza de un newton sobre la carga de un culombio que se mueve perpendicularmente al campo magnético con la velocidad de un metro por segundo».
En el sistema CGS (centímetro-gramo-segundo) la unidad es el gauss: 1 T = 104 (G).
FUERZA DE LORENTZ:
Es difícil separar los campos magnéticos y eléctricos y los comportamientos eléctricos de los magnéticos: prácticamente en las situaciones reales aparecen siempre juntos, afectándose uno a otro, como podemos ver en CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNA CORRIENTE ELÉCTRICA y FUERZA EJERCIDA POR EL CAMPO MAGNÉTICO SOBRE UN CONDUCTOR DE CORRIENTE.
Cuando la partícula con carga eléctrica se desplaza por una región en la que existe un campo eléctrico E además del magnético B , sobre la partícula actúa la fuerza que es suma vectorial de las dos debidas a los dos campos. En este caso se habla de fuerza de Lorentz.
EJERCICIO SIGNIFICATIVO DE UTILIZACIÓN DE LA LEY DE LORENTZ:
EJERCICIO F2BE3516:
Mediante una diferencia de potencial de 1000 V, se acelera un electrón, de manera que se mueve en el sentido positivo del eje OY del sistema de referencia cartesiano habitual en 3 dimensiones. Si en la zona existe un campo magnético uniforme de 7 T, orientado en el sentido positivo del eje OZ, responder a las siguientes cuestiones:
a.- Hallar el vector Fuerza que actúa sobre la carga nombrando la ley que describe este comportamiento.
b.- Justificar el movimiento que describe el electrón como consecuencia de la presencia del campo magnético, obteniendo los parámetros característicos del mismo.
c.- Indicar en un dibujo explicativo la trayectoria del electrón.
DATO: |qe-|= 1.6 · 10-19 C ; me- = 9.1 · 10-31 kg.
IR A LA RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO: EJERCICIO RESUELTO DE CAMPO MAGNÉTICO. EFECTO DEL CAMPO MAGNÉTICO SOBRE CARGA EN MOVIMIENTO. LEY DE LORENTZ