Junio 22-23, Ordinaria

Contesta a las siguientes preguntas:

a)     Explica las similitudes y diferencias entre la fuerza electrostática y la fuerza de Lorentz.

b)     Dibuja el campo magnético generado por la corriente de la figura en el punto A. ¿Se acerca o aleja del lector? Calcula su valor para una corriente de 3 A, a d=1 metro de distancia?

c)      Dibuja la fuerza que actúa sobre la carga +q de la figura cuando se desplaza a velocidad v.

Datos: Permeabilidad magnética del vacío: μ₀=1,257 × 10^-6 T m /A.

SOLUCIÓN

a)     Entre la similitudes entre ambas fuerzas podemos citar que ambas actúan únicamente sobre partículas con carga y la fuerza es directamente proporcional al valor de dicha carga, siendo de sentidos opuestos en función del signo de la carga sobre la que actúa.

Entre las diferencias:

·        La fuerza de Lorentz actúa exclusivamente sobre cargas en movimiento. Si la partícula está en reposo, la fuerza es nula.

·        La fuerza electrostática lleva la dirección del campo electrostático, mientras que la fuerza de Lorentz es perpendicular al campo magnético

·        La fuerza electrostática no se anula en ningún caso mientras exista carga y Campo electrostático. Sin embargo la de Lorentz, aunque haya carga en movimiento y Campo magnético, se anula si la velocidad es paralela o antiparalela al campo.

·        El trabajo que realiza la fuerza electrostática puede ser positivo, negativo o nulo. Sin embargo, al ser la fuerza de Lorentz perpendicular a la velocidad, su trabajo es siempre nulo.

b)   

  Según la regla de la mano derecha, las líneas del campo magnético originado por una corriente rectilínea son círculos concéntricos recorridos en el sentido tal que si abrazamos con la mano  derecha la corriente de modo que el pulgar extendido indique el sentido de la corriente, las líneas de campo salen por las yemas de nuestros dedos. Así que en nuestro caso el campo magnético en A entrará perpendicularmente en el papel, es decir, se alejará del lector.

El valor de dicho campo será:

c)      Aplicando la Fuerza de Lorentz:

A ese lado del conductor el campo saldrá perpendicularmente del papel hacia el lector y, por las reglas del producto vectorial, la fuerza que sufrirá la carga positiva será atractiva hacia el conductor