Determinar a direção na qual as forças magnéticas atuam pode ser complicado. Compreender a regra da direita facilita isso.
Forças Magnéticas
A lei de forças de Lorentz relaciona um campo magnético à força sentida por uma carga ou corrente elétrica em movimento que o encontra. Essa lei pode ser expressa como um produto cruzado de vetor:
F \u003d qv × B
para uma carga q Para uma coleção de cargas móveis, uma corrente, isso pode ser expresso como F \u003d I × B, onde a corrente I A direção da força que atua sobre a carga ou a corrente em um campo magnético é determinada pela regra da mão direita. Além disso, como a força é um vetor, se os termos da lei não estiverem perpendiculares entre si, sua magnitude e direção são componentes dos vetores fornecidos. Nesse caso, é necessária alguma trigonometria. A fórmula geral para um produto cruzado com vetores é: a × b \u003d |
a |
|
b
sin (θ) n a |
é a magnitude (comprimento) do vetor a b
é a magnitude (comprimento) do vetor b [inserir diagrama de suporte] Se o vetor ae o vetor b estiverem em um plano, a direção resultante do produto cruzado (vetor c) poderá ser perpendicular de duas maneiras: apontando para cima ou para baixo a partir desse plano (apontando dentro ou fora dele). Em um sistema de coordenadas cartesianas, essa é outra maneira de descrever a direção z quando os vetores a e b estão no plano xy. No caso da lei de forças de Lorentz, o vetor a é a velocidade da carga < em> v Então, como um físico pode dizer se o vetor de força resultante está apontando para cima ou para baixo, para dentro ou para fora do plano, ou na direção z positiva ou negativa, dependendo do vocabulário que deseja usar? Fácil: ela usa a regra da mão direita: Observe que isso funciona apenas para uma carga positiva. Se a carga ou a corrente for negativa Uma corrente convencional de 20-A flui em um fio reto em um ângulo de 15 graus através de um campo magnético de 30 T. Que força ele experimenta? F \u003d I × B sen (θ) F \u003d (20 A) (30 T) sen (15) \u003d 155,29 N para o exterior (direção z positiva ). Observe que a direção da força magnética permanece perpendicular ao plano que contém a corrente e o campo magnético; o ângulo entre os dois que diferem de 90 graus altera apenas a magnitude da força. Isso também explica por que o termo seno pode ser descartado quando o produto cruzado vetorial é para vetores perpendiculares (desde sin (90) \u003d 1) e também por que uma carga ou corrente que se move paralelamente a um campo magnético não experimenta força (já que sin (0) \u003d 0)!
(em coulombs, C) movendo-se com velocidade v
(em metros por segundo, m /s) em um campo magnético B
(medido em teslas, T). A unidade de força SI é o newton (N).
é medido em amperes (A).
Produtos cruzados com vetores e a regra da mão direita
ou a corrente I
, o vetor b é o campo magnético B
e o vetor c é a força F.
, a força estará realmente na direção oposta à de onde o polegar acaba apontando. No entanto, a magnitude da magnitude do produto cruzado não muda. (Como alternativa, usar a mão esquerda com uma carga ou corrente negativa resultará no polegar apontando na direção correta da força magnética.)
Exemplos
