FUERZA DE LORENTZ O FUERZA ELECTROMAGNÉTICA

Summary

Este video explica la fuerza de Lorentz, también conocida como fuerza electromagnética, que afecta a las partículas cargadas en presencia de campos eléctricos y magnéticos. Se describe cómo la velocidad de la partícula y la dirección del campo magnético influyen en la magnitud y dirección de la fuerza, siguiendo la regla de la mano izquierda. Además, se analiza el movimiento circular uniforme de la partícula cuando la velocidad y el campo magnético son constantes. La combinación de las fuerzas eléctrica y magnética resulta en el modelo de la fuerza electromagnética, clave para entender cómo se comportan las partículas cargadas en campos electromagnéticos.

Takeaways

• 😀 La fuerza de Lorentz es una combinación de la componente eléctrica y magnética, propuesta por Hendrich Anthony Lorentz en 1853.
• 😀 La fuerza magnética actúa sobre una partícula cargada positivamente cuando esta incide perpendicularmente sobre un campo magnético, con su dirección perpendicular a la velocidad y el campo magnético.
• 😀 La dirección de la fuerza magnética se determina usando la regla de la mano izquierda: si el dedo índice indica el campo magnético y el dedo medio la velocidad, la fuerza será en la dirección del pulgar.
• 😀 Si la carga de la partícula es negativa, la dirección de la fuerza se invierte, pero la relación entre los vectores sigue siendo perpendicular.
• 😀 Si los vectores de velocidad y campo magnético se acercan a un ángulo de 0º o 180º, la fuerza magnética disminuye hasta llegar a ser cero cuando ambos vectores son paralelos.
• 😀 La ecuación de la fuerza magnética se expresa como: F = q * v * B * sen(θ), donde q es la carga, v es la velocidad, B es la densidad del campo magnético, y θ es el ángulo entre los vectores.
• 😀 La fuerza magnética es máxima cuando el ángulo entre la velocidad y el campo magnético es de 90º y mínima cuando el ángulo es de 0º o 180º.
• 😀 Cuando una partícula cargada entra perpendicularmente en un campo magnético, describe una trayectoria circular debido a la fuerza centrípeta que actúa sobre ella.
• 😀 La velocidad con la que la partícula describe la trayectoria circular es conocida como velocidad lineal, periférica o tangencial, y la dirección de la fuerza cambia según la carga (positiva o negativa).
• 😀 La fuerza magnética y la fuerza centrípeta pueden igualarse para analizar el comportamiento de la partícula en movimiento circular dentro de un campo magnético.
• 😀 El modelo matemático de la fuerza magnética implica varias ecuaciones que describen la relación entre la velocidad, el campo magnético, la masa de la partícula, y la frecuencia de su movimiento circular.

Q & A

¿Quién fue Hendrich Anthony Lawrence y qué descubrió?

Hendrich Anthony Lawrence fue un físico nacido en 1853 y fallecido en 1928. Descubrió y experimentó la fuerza que una partícula cargada experimenta al penetrar en un campo magnético, conocida como la fuerza de Lorentz. Esta fuerza tiene dos componentes: una magnética y una eléctrica.

¿Cómo se calcula la fuerza magnética sobre una partícula cargada?

La fuerza magnética se calcula utilizando la fórmula: F = q * v × B, donde 'q' es la carga de la partícula, 'v' es la velocidad de la partícula y 'B' es el campo magnético. La fuerza es perpendicular al plano formado por los vectores velocidad y campo magnético.

¿Qué pasa si la partícula cargada se mueve de manera paralela al campo magnético?

Si la partícula cargada se mueve de manera paralela al campo magnético, la fuerza magnética sobre ella será cero, ya que los vectores velocidad y campo magnético estarán alineados y no se produce un producto cruzado.

¿Cómo cambia la dirección de la fuerza magnética cuando la carga de la partícula es negativa?

Cuando la carga de la partícula es negativa, la dirección de la fuerza magnética se invierte. Esto ocurre porque la dirección del producto cruzado entre la velocidad y el campo magnético cambia al invertir el signo de la carga.

¿Qué condiciones deben cumplirse para que la trayectoria de una partícula cargada sea circular?

Para que la trayectoria de una partícula cargada sea circular, tanto la velocidad como la densidad del campo magnético deben ser constantes. Esto asegura que la fuerza magnética sea siempre perpendicular a la trayectoria de la partícula, manteniéndola en una órbita circular.

¿Qué ocurre si una partícula cargada entra en un campo magnético perpendicularmente?

Si una partícula cargada entra perpendicularmente en un campo magnético, experimenta una fuerza magnética que la hace moverse en una trayectoria circular o helicoidal, dependiendo de otros factores. Esta fuerza está dirigida hacia el centro de la trayectoria circular.

¿Qué es la fuerza electromagnética y cómo se calcula?

La fuerza electromagnética es la combinación de la fuerza magnética y la fuerza eléctrica que actúan sobre una partícula cargada. Se calcula sumando las dos fuerzas: F = F_magnética + F_eléctrica, donde cada componente depende de la carga, la velocidad y el campo en el que se encuentra la partícula.

¿Cómo afecta el ángulo entre los vectores velocidad y campo magnético en la magnitud de la fuerza?

La magnitud de la fuerza magnética varía según el ángulo entre los vectores velocidad y campo magnético. La fuerza es máxima cuando el ángulo es de 90 grados (perpendicular) y mínima (cero) cuando los vectores están alineados (0 o 180 grados).

¿Qué sucede con la fuerza magnética si la carga de la partícula es positiva?

Si la carga de la partícula es positiva, la fuerza magnética la empuja hacia el centro de la trayectoria circular, siguiendo el sentido determinado por el producto cruzado entre la velocidad y el campo magnético.

¿Cómo se relacionan la fuerza magnética y la fuerza centrípeta en el caso de una partícula que describe una trayectoria circular?

La fuerza magnética se equilibra con la fuerza centrípeta para mantener a la partícula en una trayectoria circular. La fuerza magnética, que depende de la carga, velocidad y campo magnético, es igual a la fuerza centrípeta, que depende de la masa de la partícula y su velocidad angular.