Magnitud de la fuerza magnética
Objetivos de aprendizaje
Conclusiones clave
Puntos clave
- Los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre las partículas cargadas en movimiento.
- La dirección de la fuerza magnética \ text {F} es perpendicular al plano formado por \ text {v} y \ text {B} según lo determinado por la regla de la mano derecha.
- La unidad SI para la magnitud de la fuerza del campo magnético se llama tesla (T), que es equivalente a uno Newton por amperímetro. A veces se usa la unidad más pequeña gauss (10-4 T) en su lugar.
- Cuando la expresión de la fuerza magnética se combina con la de la fuerza eléctrica, la expresión combinada se conoce como la fuerza de Lorentz.
Términos clave
- Fuerza de Coulomb: la fuerza electrostática entre dos cargas, como se describe en la ley de Coulomb
- Campo magnético: Una condición en el espacio alrededor de un imán o corriente eléctrica en el que hay una fuerza magnética detectable y donde están presentes dos polos magnéticos.
- tesla: En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad derivada de densidad de flujo magnético o inductividad magnética . Símbolo: T
Magnitud de la fuerza magnética
¿Cómo atrae un imán a otro? La respuesta se basa en el hecho de que todo el magnetismo se basa en la corriente, el flujo de carga. Los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre cargas en movimiento, por lo que ejercen fuerzas sobre otros imanes, todos los cuales tienen cargas en movimiento.
La fuerza magnética sobre una carga en movimiento es una de las más fundamentales conocidas. La fuerza magnética es tan importante como la fuerza electrostática o de Coulomb. Sin embargo, la fuerza magnética es más compleja, tanto en el número de factores que la afectan como en su dirección, que la fuerza de Coulomb relativamente simple. La magnitud de la fuerza magnética \ text {F} sobre una carga \ text {q} que se mueve a una velocidad \ text {v} en un campo magnético de fuerza \ text {B} viene dada por:
\ text {F} = \ text {qvBsin} (\ theta)
\ text {B} = \ frac {\ text {F}} {\ text {qvsin} (\ theta)}
Debido a que sinθ no tiene unidades, el tesla es
1 \ text {T} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {C} * \ text {m} / \ text {s}} = \ frac {1 \ text {N}} {\ text {A} * \ text {m}}
Otra unidad más pequeña, llamada gauss (G), donde 1 G = 10−4 T, a veces se usa. Los imanes permanentes más fuertes tienen campos cercanos a 2 T; los electroimanes superconductores pueden alcanzar 10 T o más. El campo magnético de la Tierra en su superficie es de solo 5 × 10−5 T, o 0,5 G.
La dirección de la fuerza magnética \ text {F} es perpendicular al plano formado por \ text {v } y \ text {B} según lo determinado por la regla de la mano derecha, que se ilustra en la Figura 1. Establece que, para determinar la dirección de la fuerza magnética en una carga positiva en movimiento, apunte con el pulgar de la mano derecha en el dirección de \ text {v}, los dedos en la dirección de \ text {B}, y una perpendicular a la palma apunta en la dirección de \ text {F}. Una forma de recordar esto es que hay una velocidad, por lo que el pulgar la representa. Hay muchas líneas de campo, por lo que los dedos las representan. La fuerza está en la dirección en la que empujarías con la palma. La fuerza sobre una carga negativa está exactamente en la dirección opuesta a la de una carga positiva.
Regla de la mano derecha: los campos magnéticos ejercen fuerzas sobre cargas en movimiento. Esta fuerza es una de las más básicas conocidas. La dirección de la fuerza magnética sobre una carga en movimiento es perpendicular al plano formado por vy B y sigue la regla 1 de la mano derecha (RHR-1) como se muestra. La magnitud de la fuerza es proporcional a q, v, B y el seno del ángulo entre v y B.