Contenido:
- Definición
- ¿Cómo se dirige la fuerza de Lorentz?
- Solicitud
- Conclusión
Definición
Cuando los electrones se mueven a lo largo de un conductor, surge un campo magnético a su alrededor. Al mismo tiempo, si coloca un conductor en un campo magnético transversal y lo mueve, surgirá un EMF de inducción electromagnética. Si una corriente fluye a través de un conductor que está en un campo magnético, la fuerza de amperios actúa sobre él.
Su valor depende de la corriente que fluye, la longitud del conductor, la magnitud del vector de inducción magnética y el seno del ángulo entre las líneas del campo magnético y el conductor. Se calculan mediante la fórmula:
La fuerza considerada es en parte similar a la considerada anteriormente, pero no actúa sobre un conductor, sino sobre una partícula cargada en movimiento en un campo magnético. La formula es:
¡Importante! La fuerza de Lorentz (Fl) actúa sobre un electrón que se mueve en un campo magnético y sobre un conductor: Amperio.
De las dos fórmulas se puede ver que en el primer y segundo caso, cuanto más cerca esté el seno del ángulo alfa a 90 grados, mayor será el efecto sobre el conductor o la carga Fа o Fl, respectivamente.
Entonces, la fuerza de Lorentz no caracteriza el cambio en la magnitud de la velocidad, sino el efecto del campo magnético sobre un electrón cargado o un ion positivo. Cuando se expone a ellos, Fl no realiza ningún trabajo. En consecuencia, es la dirección de la velocidad de movimiento de la partícula cargada la que cambia, y no su valor.
En cuanto a la unidad de medida de la fuerza de Lorentz, como en el caso de otras fuerzas en física, se utiliza una cantidad como Newton. Sus componentes:
¿Cómo se dirige la fuerza de Lorentz?
Para determinar la dirección de la fuerza de Lorentz, al igual que con la fuerza Ampere, funciona la regla de la mano izquierda. Esto significa que, para comprender hacia dónde se dirige el valor de Fl, debe abrir la palma de su mano izquierda para que en la mano entró en las líneas de inducción magnética, y los cuatro dedos extendidos indicaron la dirección del vector velocidad. Luego, el pulgar, doblado en ángulo recto con la palma, indica la dirección de la fuerza de Lorentz. En la siguiente imagen, puede ver cómo determinar la dirección.
¡Atención! La dirección de la acción de Lorentz es perpendicular al movimiento de la partícula y las líneas de inducción magnética.
En este caso, para ser más precisos, para partículas cargadas positiva y negativamente, la dirección de los cuatro dedos extendidos es importante. La regla anterior de la mano izquierda está formulada para una partícula positiva. Si tiene carga negativa, entonces las líneas de inducción magnética no deben dirigirse hacia la palma abierta, sino hacia su espalda, y la dirección del vector Fl será opuesta.
Ahora te diremos en palabras sencillas qué nos aporta este fenómeno y qué efecto real tiene sobre las cargas. Supongamos que el electrón se mueve en un plano perpendicular a la dirección de las líneas de inducción magnética. Ya hemos mencionado que Fl no afecta la velocidad, solo cambia la dirección de movimiento de las partículas. Entonces la fuerza de Lorentz tendrá un efecto centrípeto. Esto se refleja en la figura siguiente.
Solicitud
De todas las esferas donde se usa la fuerza de Lorentz, una de las más grandes es el movimiento de partículas en el campo magnético terrestre. Si consideramos nuestro planeta como un gran imán, entonces las partículas que están cerca de los polos magnéticos norte hacen un movimiento espiral acelerado. Como resultado, chocan con átomos de la atmósfera superior y vemos la aurora boreal.
Sin embargo, hay otros casos en los que se aplica este fenómeno. Por ejemplo:
- Tubos de rayos catódicos. En sus sistemas de deflexión electromagnética. Los CRT se han utilizado durante más de 50 años seguidos en dispositivos que van desde el osciloscopio más simple hasta televisores de todas las formas y tamaños. Es curioso que en materia de reproducción cromática y trabajo con gráficos, algunos todavía utilicen monitores CRT.
- Máquinas eléctricas: generadores y motores. Aunque aquí es más probable que actúe la fuerza de Ampere. Pero estas cantidades pueden considerarse contiguas. Sin embargo, estos son dispositivos complejos durante el funcionamiento de los cuales se observa la influencia de muchos fenómenos físicos.
- En aceleradores de partículas cargadas, para establecer sus órbitas y direcciones.
Conclusión
Resumamos y describamos las cuatro tesis principales de este artículo en términos simples:
- La fuerza de Lorentz actúa sobre partículas cargadas que se mueven en un campo magnético. Esto se sigue de la fórmula básica.
- Es directamente proporcional a la velocidad de una partícula cargada y a la inducción magnética.
- No afecta la velocidad de las partículas.
- Afecta la dirección de la partícula.
Su papel es bastante amplio en las áreas "eléctricas". El especialista no debe perder de vista la información teórica básica sobre las leyes fundamentales de la física. Este conocimiento será de utilidad, así como para quienes se dediquen al trabajo científico, al diseño y simplemente para el desarrollo general.
Finalmente, recomendamos ver videos útiles para consolidar el material estudiado:
Ahora sabe qué es la fuerza de Lorentz, a qué equivale y cómo actúa sobre las partículas cargadas. Si tiene alguna pregunta, hágala en los comentarios debajo del artículo.
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