Calculadora de força magnética

Força magnética sobre uma carga em movimento

Uma carga em movimento em um campo magnético sofre uma força perpendicular tanto à sua velocidade quanto ao campo. Seu módulo é

F = |q| × v × B × sin θ

onde q é a carga (coulombs), v a velocidade (m/s), B o campo magnético (teslas) e θ o ângulo entre a velocidade e o campo. A força é máxima quando a velocidade é perpendicular ao campo e nula quando é paralela. Uma carga em repouso não sofre força magnética. O sentido segue a regra da mão direita.

Trajetória circular

Se a carga entra perpendicularmente ao campo, a força permanece perpendicular à velocidade e curva a trajetória em um círculo. A força magnética fornece a força centrípeta: |q| × v × B = m × v² / r. Assim,

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

Em baixas velocidades, o período é aproximadamente independente da velocidade. Uma partícula mais rápida descreve um círculo maior, mas leva o mesmo tempo em cada volta. O cíclotron se baseia nesse princípio.

Fio percorrido por corrente

Uma corrente é uma carga em movimento. A força sobre um fio retilíneo de comprimento L em um campo magnético é

F = B × I × L × sin θ

Essa é a força que faz os motores elétricos girarem.

Exemplo

Um próton que entra perpendicularmente em um campo de 0,5 T com velocidade de 1.000.000 m/s descreve um círculo de raio 2,09 cm e completa cada volta em 131 nanossegundos. Um fio percorrido por 5 A, perpendicular a um campo de 0,30 T, sofre 0,30 × 5 × 1 = 1,5 N em cada metro de comprimento.

Limites

O campo é considerado uniforme. A ferramenta fornece o módulo da força, e você determina o sentido pela regra da mão direita. Próximo da velocidade da luz, o raio e o período incluem o fator gama relativístico.

Perguntas frequentes

Como calcular a força magnética?

Como exemplo, um fio retilíneo de 1 m percorrido por 5 A em um campo magnético uniforme de 0,3 T, com ângulo de 90°, sofre uma força de módulo 1,5 N. O cálculo multiplica a intensidade do campo, a corrente, o comprimento do fio e o seno do ângulo. O resultado fornece apenas o módulo, e o sentido deve ser determinado separadamente pela regra da mão direita.

Calcular com estes valores