La fuerza de Lorentz

Esto es un imán. Tiene un polo sur y un polo norte, y un campo magnético orientado del polo norte al polo sur. Ahora, tres partículas se están moviendo a través de este campo magnético: un protón, con una carga positiva; un electrón, con una carga negativa; y un neutrón, sin carga. ¡Las partículas se mueven en tres sentidos completamente distintos! El neutrón continúa en línea recta. El electrón gira.

Y el protón también gira, pero a la inversa. Una partícula cambia de dirección sólo cuando una fuerza actúa sobre ella. El neutrón continúa en línea recta. Así que ninguna fuerza actúa sobre él. Pero el protón y el electrón -las partículas cargadas- giran.

Entonces, es cuando las partículas cargadas se mueven a través de un campo magnético que surgen algunas fuerzas. Intentemos introducir un electrón y un protón de nuevo, desde un ángulo diferente, alineados con las líneas del campo. No. Ahora no giran. No hay ninguna fuerza actuando sobre las partículas.

Pero ahora se desvían, aunque en direcciones diferentes. Las partículas giran porque una fuerza actúa sobre ellas. Entonces, a veces aparece una fuerza, cuando una partícula cargada se mueve dentro de un campo magnético. Pero no siempre. ¿Qué determina que la fuerza aparezca o no? Bueno, cuando la partícula se desplaza en paralelo a las líneas del campo, no aparece ninguna fuerza.

Una fuerza aparece cuando una partícula cargada cruza las líneas del campo magnético. A esta fuerza la llamamos fuerza de Lorentz. Hay una manera simple de recordar la dirección de la fuerza de Lorentz. Utiliza tu mano derecha. Apunta con el pulgar en la dirección del movimiento de los protones.

Deja que tus dedos apunten en la dirección del campo magnético. Ahora presiona con tu palma. Estás presionando en la dirección de la fuerza de Lorentz. La regla de la mano derecha funciona sólo si usas tu mano derecha, y si es una partícula cargada positivamente la que se mueve dentro del campo magnético. Si es negativa, la fuerza de Lorentz se dirige en la dirección opuesta.

Ahora, probemos la regla de la mano derecha. Aquí viene un protón, a través de un campo magnético. Hagamos una pausa. ¿En qué dirección se orienta la fuerza de Lorentz? El pulgar debería apuntar en la dirección del movimiento del protón. Los otros dedos en la dirección del campo magnético.

Ahora la palma muestra la dirección de la fuerza. ¿Esto es correcto? Sí, es correcto. Y aquí viene un electrón. Está cargado negativamente, por tanto la fuerza de Lorentz actuará en la otra dirección. Sí, también es correcto.

La fuerza de Lorentz afecta las partículas cargadas que cruzan las líneas del campo en un campo magnético. La regla de la mano derecha indica la dirección de la fuerza de Lorentz.