Calculadora de fuerza magnética

Fuerza magnética sobre una carga en movimiento

Una carga que se mueve en un campo magnético recibe una fuerza perpendicular a su velocidad y al campo. Su magnitud es

F = |q| × v × B × sin θ

q es la carga (culombios), v la rapidez (m/s), B el campo magnético (teslas) y θ el ángulo entre la velocidad y el campo. La fuerza es máxima cuando la velocidad es perpendicular al campo y nula cuando es paralela. Una carga en reposo no recibe fuerza magnética. El sentido se determina con la regla de la mano derecha.

Trayectoria circular

Si la carga entra perpendicularmente al campo, la fuerza permanece perpendicular a la velocidad y curva la trayectoria hasta formar un círculo. La fuerza magnética actúa como fuerza centrípeta: |q| × v × B = m × v² / r. Así,

r = m × v / (|q| × B) y T = 2 × π × m / (|q| × B)

A bajas velocidades, el período es aproximadamente independiente de la rapidez: una partícula más rápida describe un círculo mayor, pero tarda lo mismo en completar cada vuelta. El ciclotrón se basa en esta propiedad.

Conductor con corriente

Una corriente es carga en movimiento. La fuerza sobre un conductor recto de longitud L en un campo magnético es

F = B × I × L × sin θ

Esta es la fuerza que hace girar los motores eléctricos.

Ejemplo

Un protón que entra perpendicularmente en un campo de 0,5 T con una rapidez de 1 000 000 m/s describe un círculo de radio 2,09 cm y completa cada vuelta en 131 nanosegundos. Un conductor con una corriente de 5 A perpendicular a un campo de 0,30 T recibe una fuerza de 0,30 × 5 × 1 = 1,5 N por cada metro de longitud.

Límites

El campo se considera uniforme. La herramienta da la magnitud de la fuerza y el sentido se determina con la regla de la mano derecha. Cerca de la velocidad de la luz, el radio y el período incluyen el factor gamma relativista.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la fuerza magnética?

Para un conductor recto de ejemplo de 1 m con una corriente de 5 A en un campo magnético uniforme de 0,3 T y con un ángulo de 90°, la magnitud de la fuerza es 1,5 N. Se multiplican el campo magnético, la corriente, la longitud del conductor y el seno del ángulo. Solo se obtiene la magnitud y el sentido debe determinarse por separado con la regla de la mano derecha.

Calcular con estos valores