Determinar la dirección en la que actúan las fuerzas magnéticas puede ser complicado. Comprender la regla de la mano derecha lo hace más fácil.
Fuerzas magnéticas
La ley de fuerza de Lorentz relaciona un campo magnético con la fuerza que siente una carga eléctrica en movimiento o una corriente que lo encuentra. Esta ley puede expresarse como un producto vectorial cruzado:
F \u003d qv × B
para una carga q Para una colección de cargas móviles, una corriente, esto se puede expresar como F \u003d I × B, donde la corriente I La dirección de la fuerza que actúa sobre la carga o la corriente en un campo magnético está determinada por la regla de la derecha. Además, debido a que la fuerza es un vector, si los términos en la ley no están en ángulo recto entre sí, su magnitud y dirección son un componente de los vectores dados. En este caso, se necesita algo de trigonometría. La fórmula general para un producto cruzado de vectores es: a × b \u003d |
a |
El |
b |
sin (θ) n a |
es la magnitud (longitud) del vector a b |
es la magnitud (longitud) del vector b [insertar diagrama de soporte] Si el vector a y el vector b están en un plano, la dirección resultante del producto cruzado (vector c) podría ser perpendicular de dos maneras: apuntando hacia arriba o hacia abajo desde ese plano (apuntando dentro o fuera de ella). En un sistema de coordenadas cartesianas, esta es otra forma de describir la dirección z cuando los vectores a y b están en el plano xy. En el caso de la ley de fuerza de Lorentz, el vector a es la velocidad de la carga < em> v Entonces, ¿cómo puede un físico saber si el vector de fuerza resultante apunta hacia arriba o hacia abajo, hacia adentro o hacia afuera del plano, o en la dirección z positiva o negativa, dependiendo del vocabulario que quiera usar? Fácil: Ella usa la regla de la mano derecha: Tenga en cuenta que esto funciona solo para una carga positiva. Si la carga o la corriente es negativo Una corriente convencional de 20 A fluye en un cable recto en un ángulo de 15 grados a través de un campo magnético de 30 T ¿Qué fuerza experimenta? F \u003d I × B sin (θ) F \u003d (20 A) (30 T) sin (15) \u003d 155.29 N hacia afuera (dirección z positiva ). Tenga en cuenta que la dirección de la fuerza magnética permanece perpendicular al plano que contiene tanto el campo actual como el campo magnético; el ángulo entre esos dos que difieren de los 90 grados solo cambia la magnitud Esto también explica por qué el término seno puede descartarse cuando el producto vectorial cruzado es para vectores perpendiculares (ya que sin (90) \u003d 1) y también por qué una carga o corriente que se mueve paralela a un campo magnético no experimenta fuerza (¡ya que sin (0) \u003d 0)!
(en coulombs, C) que se mueve con velocidad v
(en metros por segundo, m /s) en un campo magnético B
(medido en teslas, T). La unidad de fuerza del SI es el newton (N).
es medido en amperios (A).
Productos cruzados de vectores y la regla de la mano derecha
o el I
actual, el vector b es el campo magnético B
y el vector c es la fuerza F.
, la fuerza estará en la dirección opuesta a donde el pulgar termina apuntando. Sin embargo, la magnitud del producto cruzado no cambia. (Alternativamente, usar la mano izquierda con una carga o corriente negativa dará como resultado que el pulgar apunte en la dirección correcta de la fuerza magnética.)
Ejemplos
de la fuerza.
