Fuerzas sobre cargas en movimiento dentro de campos magnéticos

5.1.1. Fuerzas sobre cargas en movimiento dentro de campos magnéticos

Todo conductor por el cual circula una corriente eléctrica esta rodeado de un campo magnético. En virtud de que una corriente eléctrica es un flujo de electrones, cada uno de ellos constituye una partícula cargada en movimiento generadora de un campo magnético a su alrededor. Por ello, cuando un electrón en movimiento consu propio campo magnético penetra en forma perpendicular dentro de otro campo producido por un imán o una corriente eléctrica, los dos campos magnéticos interactúan entre si. En general, los campos magnéticos actúan sobre las partículas cargadas desviándolas de sus trayectorias a consecuencia del efecto de una fuerza magnética llamada fuerza de Ampere.

Cuando una partícula cargada se mueveperpendicularmente a un campo magnético, recibe una fuerza magnética cuya dirección es perpendicular a la dirección de su movimiento y a la dirección de la inducción magnética o densidad de flujo; por tanto, la partícula se desvía y sigue una trayectoria circular. Cuando una carga se mueve paralelamente a las líneas magnéticas del campo, no sufre ninguna desviación. Si la trayectoria de la partículaes en forma oblicua con una cierta inclinación respecto a las líneas de fuerza de un campo magnético, la partícula cargada se desviara y describirá una trayectoria en forma de espiral.

Una carga q cuyo movimiento es perpendicular a un campo magnético con una inducción magnética B a una cierta velocidad v, recibe una fuerza F que se calcula con la siguiente expresión:



Cuando latrayectoria del movimiento de la partícula forma un ángulo θ con la inducción magnética B, la magnitud de la fuerza recibida por la partícula será proporcional a la componente de la velocidad perpendicular a B. Por tanto, la fuerza F se determina con la expresión:





Donde:
F = Fuerza recibida por una partícula cargada en movimiento, su unidad en el SI es el newton (N)
v = velocidad que lleva lacarga, se expresa en (m/s)
B =inducción magnética del campo, se mide en teslas (T)
θ = ángulo formado por la dirección de la velocidad que lleva la partícula y la inducción magnética.

Para determinar la dirección de la fuerza magnética recibida por una carga que se mueve en forma perpendicular a las líneas de fuerza de un campo magnético, se emplea la regla de los tres dedos de la siguientemanera: los tres primeros dedos de la mano derecha se disponen extendidos perpendicularmente uno respecto al otro, el dedo índice indicara la dirección del campo magnético, el medio representara la dirección de la velocidad con cual se mueve una carga negativa, es decir, la corriente, y el pulgar señalara la dirección de la fuerza magnética que recibe la carga. Cuando la carga que se mueveperpendicularmente a un campo magnético es positiva, se emplea la mano izquierda de la misma manera.
Al despejar a la inducción magnética B de la expresión F = qvB sen θ, tendremos:




Y sus unidades serán:




Como C/s = ampere = A, entonces:





Por definición: la inducción magnética o densidad de flujo en un punto de un campo magnético equivale a una tesla, cuando una carga de uncoulomb al penetrar perpendicularmente al campo magnético con una velocidad igual a un metro por segundo, recibe, en dicho punto, la fuerza magnética de un newton.

Fuerza sobre un conductor por el que circula una corriente

Como y a señalamos, un conductor por el que circula una corriente esta rodeado de un campo magnético. Si el conductor se introduce en forma perpendicular a un campomagnético recibirá una fuerza lateral cuyo valor se determina con la expresión matemática:
F = BIL

Donde:
F =fuerza magnética que recibe el conductor expresada en newtons (N)
B =inducción magnética medida en teslas (T)
I =intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor medida en amperes (A)
L =longitud del conductor sumergido en el campo magnético, se expresa en metros (m)...