¿Qué es la fuerza de Lorentz?
La fuerza de Lorentz es la fuerza electromagnética total que experimenta una partícula cargada. Combina la fuerza eléctrica, que actúa siempre que una carga se encuentra dentro de un campo eléctrico, con la fuerza magnética, que solo afecta a una carga en movimiento que atraviesa un campo magnético. Esta calculadora obtiene la magnitud escalar mediante la expresión \( F = q(E + vB\cdot\sin\theta) \), una forma simplificada muy práctica para el caso habitual en el que la fuerza eléctrica y la magnética apuntan en la misma dirección.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la carga q en culombios (usa un valor negativo para un electrón o un anión), la intensidad del campo eléctrico E en voltios por metro, la velocidad de la partícula v en metros por segundo, la densidad de flujo magnético B en teslas y el ángulo θ entre la velocidad y el campo magnético en grados. La calculadora devuelve la fuerza total en newtons junto con las aportaciones por separado de la parte eléctrica (\(qE\)) y la magnética (\(qvB\cdot\sin\theta\)).
La fórmula explicada
La ley vectorial completa es $$F = q(E + v \times B)$$. La magnitud del producto vectorial magnético es \(vB\cdot\sin\theta\), donde θ es el ángulo entre v y B: alcanza su valor máximo en θ = 90° y se anula cuando la partícula se mueve paralela al campo (θ = 0°). Al sumar la contribución eléctrica \(qE\) se obtiene la magnitud combinada $$F = q(E + vB\cdot\sin\theta)$$
Ejemplo resuelto
Una carga de \(q = 2\ \text{C}\) se desplaza a \(v = 100\ \text{m/s}\) a través de un campo magnético de \(B = 0{,}5\ \text{T}\) con θ = 90° y sin campo eléctrico (\(E = 0\)). Entonces $$vB\cdot\sin\theta = 100 \times 0{,}5 \times \sin 90° = 50,$$ de modo que $$F = 2 \times (0 + 50) = \textbf{100 N}.$$
Preguntas frecuentes
¿Por qué influye el ángulo? Solo la componente de la velocidad perpendicular a B genera fuerza magnética; el factor senθ recoge este efecto y se anula cuando el movimiento es paralelo al campo.
¿Qué hago si mi carga es negativa? Introduce el valor negativo: el signo de la fuerza resultante indica su sentido respecto al convenio positivo supuesto.
¿Puedo prescindir del campo eléctrico? Sí, establece \(E = 0\) para estudiar únicamente la fuerza magnética sobre una carga en movimiento.
