Física - Magnetismo

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Apunte de magnetismo: Ley de Lorentz. Campo magnético sobre una carga móvil.

Electromagnetismo

Ley de Lorentz

Vamos a estudiar la acción de un campo magnético sobre una carga móvil. Imaginemos una región espacial donde existe un campo magnético. Si se abandona una carga en reposo, no se observa interacción alguna debido al campo. Si la partícula incide con el campo a una cierta velocidad, aparece una fuerza.

Experimentalmente se llegó a las siguientes conclusiones:

• La fuerza es proporcional a la carga y a la velocidad con la que la partícula entra en el campo magnético.
• Si la carga incide en la dirección del campo, no actúa ninguna fuerza sobre ella.
• Si la carga incide en la dirección al campo, la fuerza adquiere su máximo valor y es a la velocidad y al campo.
• Si la carga incide en dirección oblicua al campo, aparece una fuerza a este y a la velocidad cuyo valror es proporcional al seno del ángulo de incidencia.
• Cargas de distinto signo experimentan fuerzas de sentidos opuestos.

Según esto podemos decir que F = Q v B sen θ. Como F v y B son vectores: F = Q.v.B: Fuerza de Lorentz

B = F _máx/Qv

De donde;

Si entra

N/(C.m/s²) = Tesla

Para averiguar hacia donde sale la F se usa la regla de la mano izquierda.

F ; Pulgar. B; Indice. v; Corazón

Para (+). Al revés para (-).

Esta expresión es similar a la de la g = F/m o la E = F/Q, solo que en el denominador aparece la v, lo que evidencia que es necesario el movimiento B = F/Qv. Esta v nos indica que el campo no es conservativo, ya que no es un campo de F, porque la F depende de la v.

Si una partícula entra en una región en la que hay campo eléctrico y magnético estará sometido a las dos fuerzas.

F_e = Q.E (dirección del campo eléctrico) y F_m = Q.v.B ( a B)

F_r = Q.[E + v.B] Fuerza de Lorentz generalizada. σ

3.1 Trabajo de la Fuerza de Lorentz.

La F_m al ser a la v no modifica su módulo, solo su dirección. Por tanto, F_m proporciona una a_n.

Si | v | = cte entonces la Eσ es cte, y por tanto, el W es nulo.

Demo

W = F.dr = F.v.dr = F.v.cos 90° .dr = 0.