La fuerza de Lorentz describe cómo los campos eléctricos y magnéticos empujan a una partícula cargada en movimiento — es el fundamento detrás de todo, desde los televisores de tubo de rayos catódicos y los espectrómetros de masas hasta los aceleradores de partículas y la aurora boreal. Esta calculadora computa la contribución eléctrica, la contribución magnética y el total combinado a partir de la carga, la velocidad, las intensidades de campo y el ángulo.
Cómo funciona la Calculadora de Fuerza de Lorentz
La ley de la fuerza de Lorentz establece F = qE + qvB·sinθ. El término eléctrico, qE, actúa sobre cualquier carga sin importar el movimiento — apunta a lo largo del campo para una carga positiva y en dirección opuesta al campo para una negativa. El término magnético, qvB·sinθ, solo actúa sobre una carga en movimiento, y su dirección siempre es perpendicular tanto a la velocidad como al campo magnético (hallada con la regla de la mano derecha), razón por la cual las fuerzas magnéticas curvan la trayectoria de una partícula en un círculo o hélice en lugar de acelerarla o frenarla en línea recta.
Entradas y qué significan
La carga (q) es la carga eléctrica de la partícula en coulombs — un electrón lleva aproximadamente −1.6×10⁻¹⁹ C, un protón aproximadamente +1.6×10⁻¹⁹ C. La velocidad (v) es la rapidez de la partícula en metros por segundo, relevante solo para la fuerza magnética. El campo magnético (B) es la intensidad del campo en tesla, y el ángulo (θ) se mide entre los vectores de velocidad y campo — 90° da el empuje magnético más fuerte, mientras que 0° o 180° (velocidad paralela o antiparalela al campo) no da ninguno. El campo eléctrico (E), en voltios por metro, impulsa la fuerza eléctrica de forma independiente de la velocidad o el ángulo.
Límites y casos extremos
Esta calculadora reporta la magnitud de cada componente de fuerza y las suma para la pestaña Combinado — no rastrea la dirección como un vector 3D completo, ya que la fuerza eléctrica actúa a lo largo de E mientras que la fuerza magnética actúa perpendicular tanto a v como a B, y su dirección combinada depende de la geometría específica de la configuración. Para velocidades relativistas (una fracción significativa de la velocidad de la luz), la física subyacente necesita una corrección de momento relativista que esta calculadora no aplica. Para la fuerza sobre una carga proveniente de otra carga en reposo (en lugar de un campo), consulta la calculadora de la Ley de Coulomb; para el voltaje de flujo cambiante que induce corrientes, consulta la Ley de Faraday.