Fuerza magnética sobre una carga en movimiento

Cuando un cuerpo con carga eléctrica (carga) se mueve dentro de un campo magnético recibe una fuerza que tratará de desviarlo de su trayectoria. El módulo de la fuerza, F, es:

F = q v B sen Θ

donde q es la carga eléctrica, v es la velocidad de la carga, B es la intensidad del campo magnético y Θ es el ángulo que forman la velocidad de la carga y el campo magnético. (F, v y B son los módulos de esas magnitudes vectoriales, en cambio q es directamente un escalar).

La dirección de la fuerza es perpendicular a v y perpendicular a B. Dicho de otro modo -aunque menos claro-, la dirección de la fuerza es perpendicular al plano que contiene a v y a B.

Como la fuerza que recibe la carga es perpendicular a su velocidad, se tratará siempre de una fuerza centrípeta (no modifica el módulo de la velocidad pero sí su dirección). De modo que cuando una carga ingresa a un campo magnético se pone a girar con un radio de giro que no es difícil de calcular.

Fuerza sobre un conductor de corriente
Si un conductor se halla inmerso en un campo magnético la suma de todas las fuerzas sobre todas las cargas que por él circulan se traduce en una fuerza sobre el propio conductor, por ejemplo, un cable de cobre. Teniendo en cuenta que las cargas se mueven a velocidad constante (v = Δx/Δt) y la definición de corriente (i = q/Δt), se obtiene:

F = i Δx B sen Θ

que representa la fuerza que recibe cada segmento de conductor, Δx, siendo Θ el ángulo formado entre el conductor y el campo magnético.

CHISMES IMPORTANTES:

• Dos conductores eléctricos largos y paralelos se atraen magnéticamente entre sí cuando conducen corriente en el mismo sentido; y se repelen entre sí cuando conducen en sentidos mutuamente opuestos. La fuerza por unidad de longitud, F/Δx, es igual a:

F/Δx = 2 k' i i' / d

donde k' es la constante de Biot Savart, i e i' son las corrientes en cada conductor y d es la distancia que los separa.

• La datación por carbono 14 se realiza utilizando fuerzas magnéticas. Como podés ver con detalle en el ejercicio 03, el método consiste en cuantificar la ínfima cantidad de C¹⁴ en una muestra orgánica integrada casi totalmente por C¹². El artefacto utilizado, el espectrómetro de masas, tiene una sensibilidad de 10^-14, es decir, puede detectar una parte del carbono raro en 100 billones de partes de carbono común.

• La unidad de campo tesla... ¿será una unidad fundamental de la Física? ¿O una unidad derivada?