Práctica 1. Fuerza de Lorentz

Práctica 1. Fuerza de Lorentz

Modelar la trayectoria de una partícula cargada en un campo magnético y eléctrico constante.

El modelo que se muestra está incompleto y deben terminarlo agregando las ecuaciones de movimiento apropiadas.

1. Descarga la simulación ejs_trayectoriaCampoExB.jar que se encuentra en el Aula virtual.

2. Corre la simulación1.

3. Observa que al cambiar los campos magnéticos no tiene ningún efecto en el movimiento. Esto se debe a que la fuerza de Lorentz no está completa

4. Da clic derecho sobre la simulación y da clic en Abrir Modelo EJS2.

5. Selecciona Modelo y observa la página de Evolución. La fuerza que gobierna al movimiento es simplemente:

F=qE o a=(q/m)E

La página de Evolución necesita seis ecuaciones. Tres para definir la velocidad y tres para definir la aceleración. ¿Por qué son tres de cada una?

Son seis ecuaciones porque se está trabajando con un modelo tridimensional y se utilizan tres ecuaciones para describir el movimiento de la partícula en los ejes X, Y, Z.

Estas tres ecuaciones necesarias son las que describen la velocidad de la partícula. Para esto se tiene que recordar que la velocidad es el desplazamiento de un objeto con respecto al tiempo.

dx/dt=vx

dy/dt=vy

dz/dt=vz

Las siguientes tres ecuaciones que se necesitan son las ecuaciones que describen la fuerza de Lorentz. Es decir la fuerza que se ejerce sobre la partícula cargada que está desplazándose bajo la influencia de los campos eléctricos y magnéticos.

La fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica.

F=q*[E+(vXB)]

Donde:

F= fuerza de Lorentz

q= carga de la partícula

E=fuerza eléctrica

v= vector de velocidad

B= vector del campo magnético

La ecuación de Lorentz es producto de una serie de observaciones que se han realizado por medios experimentales.

1-La magnitud de la fuerza magnética (Fb) ejercida sobre la partícula es proporcional a la carga y al a velocidad (v) de la partícula.

2-La magnitud y la dirección de Fb dependen de la velocidad de la partícula y de la magnitud y dirección del campo magnético.

3-Cuando una partícula cargada se mueve de forma paralela al vector del campo magnético la fuerza magnética sobre la partícula es cero.

4-Cuando el vector de la velocidad de la partícula hace un anglo θ ≠0 con el campo magnético, la fuerza magnética actúa en una dirección perpendicular a los vectores de velocidad y B.

5-La fuerza magnética ejercida sobre una carga positiva está en la dirección opuesta a la dirección de la fuerza magnética ejercida sobre una carga negativa moviéndose en la misma dirección.

6-La magnitud de la fuerza magnética ejercida sobre el movimiento de la partícula es proporcional al seno de θ, cuando θ hace Angulo con el vector de la velocidad de la partícula y la dirección del campo magnético.

Regla

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