Física | 2º Bachillerato


MAGNETISMO
Teoría y problemas
CAMPO MAGNÉTICO II

Acción de un campo magnético sobre una carga eléctrica

Supongamos que en una región del espacio existe un campo magnético uniforme. Si colocamos una carga en dicha región, en esa carga no actúa ninguna fuerza, pero si esa carga penetra en el campo magnético con una velocidad, en algunas condiciones aparece una fuerza sobre ellas. Cuando esa fuerza aparece, presenta las siguientes características:

1.-Es una fuerza que varía con la dirección del vector velocidad, siendo nula cuando el vector velocidad y el vector campo son paralelos y siendo máxima cuando son perpendiculares.

2.-Esta fuerza no provoca aceleraciones tangenciales (no se modifica el modulo de la velocidad). Si se modifica la dirección del vector velocidad.

3.-La fuerza que actúa sobre la carga en movimiento depende directamente del valor de dicha carga, del módulo de la velocidad y de la intensidad del campo magnético.

La expresión matemática que recoge todas las propiedades de la fuerza magnética actuando sobre una carga eléctrica fue enunciada por Lorentz. Dicha fuerza debe ser perpendicular al campo magnético y al vector velocidad, siendo su expresión matemática:

Ley de Lorentz

Como podemos observar, dicha fuerza se obtiene a través del producto vectorial de v x B, por eso la fuerza magnética no cambia el módulo de la velocidad, pero si su dirección y sentido. Desarrollando el producto vectorial obtenemos el módulo de la fuerza magnética y podemos ver que;

Ley de Lorentz

Por tanto si el vector velocidad v es perpendicular al vector inducción magnética B, la expresión matemática del módulo de la fuerza es Fm= q·v·B. Si una partícula penetra en un campo magnético en estas condiciones, aplicando la segunda ley de Newton, obtendremos:

Ley de Lorentz y ley de Newton

Por tanto el campo magnético produce na desviación en el movimiento de una carga eléctrica en su seno. Si el campo es suficientemente intenso o suficientemente extenso la partícula adquirirá un movimiento circular uniforme M.C.U., cuyo sentido de giro viene dado por la regla de la mano derecha.

Ley de Lorentz

Observa el sentido de giro de la carga positiva, con el código de colores para cada vector.

Ley de Lorentz

En está imagen vemos que el sentido de giro depende del signo de la carga. La regla de la mano derecha da el giro de una carga positiva, si es negativa girará en sentido contrario.

Ley de Lorentz

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