Fuerza Magnética sobre cargas eléctricas Fuerza de Lorentz
Los imanes y sus propiedades
Los griegos hace 2000 años, descubrieron que algunas piedras de la región de Magnesia lograban atraer pedazos de hierro. Esas piedras se denominaron magnetitas, esas formas son imanes naturales.
Independiente de su forma y tamaño, los imanes son compuestos por dos polos y generalmente son inseparables. Es importante destacar que los polos de un imán siempre existen en pares y son los responsables de las propiedades magnéticas del imán. Si se corta un imán por la mitad, cada mitad se convierte en un imán separado con su propio polo norte y sur.
Existen dos tipos de imanes:
*Imanes naturales: Son los permanentes como por ejemplo, las magnetitas. Estos imanes son raros y se encuentran en la naturaleza. Su fuerza magnética es débil, pero es permanente.
*Imanes artificiales: Son los fundidos de hierro, de cobalto y de níquel. Estos imanes se fabrican al exponer metales ferromagnéticos a un campo magnético. Su fuerza magnética puede ser muy fuerte, pero a menudo es temporal.
Como de seguro sabremos, los imanes poseen dos polos, que pueden ser cargados positivamente y negativamente, veamos la ilustración a continuación:
Fuerza Magnética sobre cargas eléctricas – Fuerza de Lorentz
La fuerza de Lorentz es la fuerza aplicada por una partícula que está cargada eléctricamente, sobre un campo electromagnético. Esta fuerza es la responsable de la interacción entre partículas cargadas y campos electromagnéticos. La fuerza de Lorentz es fundamental en muchas áreas de la física, incluyendo la electromagnética y la física de partículas.
Veamos la ecuación de la fuerza de Lorentz:
Siendo que F representa la fuerza que fue aplicada en la carga puntiforme, por el campo electromagnético, E representa el campo eléctrico, B representa el campo magnético, q representa la carga eléctrica y v representa la velocidad de la carga.
Esa fuerza posee algunas características, veamos cada una de ellas:
*Intensidad: para podermos descobrir a intensidade, usamos a seguinte fórmula:
Es importante resaltar que la fuerza magnética es proporcional al módulo de la carga eléctrica, al módulo de velocidad de lanzamiento y también a la intensidad del campo magnético. Considerando el Sistema Internacional, tenemos las siguientes unidades.
Para la fuerza f, la unidad de medida es el Newton N, para la carga eléctrica q, la unidad de medida es el Coulomb C, para la velocidad la unidad de medida es el m/s y para el campo magnético B la unidad es el Tesla.
De acuerdo con la figura aquí presentada, podemos observar que F es perpendicular a v y B
* Sentido: El sentido va a depender del signo de la carga eléctrica, o sea, va a depender si ella es positiva o negativa. Si la carga fuese positiva, consecuentemente el sentido de la fuerza magnética irá a obedecer la regla de la mano izquierda, o sea, el dedo pulgar indicará la fuerza magnética (F), el dedo índice marcará el campo magnético (B) y el dedo mayor indicará el sentido de la velocidad (v).
Ya si la carga fuese negativa, consecuentemente el sentido de la fuerza magnética se revertirá.
Una convención didáctica para representación de vectores
Para representar un vector que posee una dirección perpendicular en relación al plano de papel, existen dos símbolos, veamos cada uno de ellos y lo que ellos representan:
Acción del campo magnético sobre una brújula
Como podemos observar en la figura anterior, fue colocada una brújula dentro de un campo magnético. Con ello, tiende a alinearse con la línea de inducción en la tangencial, logrando con que el polo norte apunta hacia el sentido del campo. Esto es debido a que la aguja de la brújula es un pequeño imán que interactúa con el campo magnético terrestre. La brújula es un instrumento de navegación muy antiguo y aún hoy en día es utilizado en navegación marítima y aérea, así como en actividades al aire libre como el senderismo.