Fuerza Magnética y Ley de Lorentz sobre Cargas en Movimiento

Fuerza Magnética sobre una Carga en Movimiento: Ley de Lorentz

La fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga eléctrica verifica las siguientes propiedades:

• Si la carga está en reposo, no actúa ninguna fuerza sobre ella.
• Si la carga se mueve con una velocidad , experimenta una fuerza magnética con las siguientes características:
  • Es proporcional al valor de la carga, .
  • Es perpendicular a la velocidad.
  • Su módulo depende de la dirección de la velocidad (si tiene una cierta dirección, la fuerza magnética es nula y si es perpendicular a la dirección anterior, la fuerza magnética es máxima).

Estas propiedades pueden ser resumidas en una ecuación vectorial que recibe el nombre de ley de Lorentz: . Si en la región donde se mueve la carga q existe un campo eléctrico , además de un campo magnético , la fuerza de Lorentz que experimenta la carga será:

El módulo de la fuerza de Lorentz es: , donde es el ángulo que forman .

La dirección de la fuerza de Lorentz es la determinada por el producto vectorial . Es decir, la fuerza magnética es perpendicular a la velocidad de la carga y al campo magnético. Su sentido viene dado por la regla de la mano izquierda.

• La fuerza magnética que actúa sobre una carga es siempre perpendicular a la velocidad de la carga, es decir, a su trayectoria. Por tanto, una fuerza magnética sobre una carga eléctrica no realiza trabajo.
• La fuerza magnética, por ser siempre perpendicular al vector , no puede modificar el módulo de la velocidad de la carga. En cambio, sí puede modificar su trayectoria.

La fuerza centrípeta que actúa sobre la carga es justamente la fuerza de Lorentz, .

Acción del Campo Magnético sobre una Espira

Una espira rectangular por la que circula corriente eléctrica experimenta un par de fuerzas al situarse en un campo magnético.

La espira tiende a girar por efecto de las fuerzas magnéticas, de modo que su plano se coloque perpendicularmente a las líneas de inducción magnética.

En este efecto se basan los motores eléctricos y los aparatos de medida, como el galvanómetro.

Definición de Amperio

Un amperio es la intensidad de corriente eléctrica que circula por dos conductores rectilíneos paralelos e indefinidos, separados una distancia de un metro en el vacío, cuando ambos se atraen o se repelen con una fuerza de N por metro de longitud.