Calculadora de força de Lorentz

A força de Lorentz descreve como os campos elétricos e magnéticos atuam sobre uma partícula carregada. Na forma vetorial, a força é a carga multiplicada pela soma do campo elétrico com o produto vetorial da velocidade pelo campo magnético. A contribuição elétrica pode acelerar uma partícula em movimento ou em repouso. A contribuição magnética só pode existir quando a partícula se move em relação ao campo e atua perpendicularmente à velocidade e ao campo magnético. Esta calculadora determina o vetor tridimensional completo e seu módulo em unidades do SI. Os componentes cartesianos deixam a direção explícita. O componente X do produto vetorial da velocidade pelo campo magnético é a velocidade Y vezes o campo magnético Z menos a velocidade Z vezes o campo magnético Y. Os componentes Y e Z seguem o mesmo padrão cíclico. A calculadora soma o componente correspondente do campo elétrico e multiplica cada soma pela carga. Uma carga negativa inverte todos os componentes da força em relação ao sentido previsto para uma carga positiva. O módulo é a raiz quadrada da soma dos quadrados dos três componentes e nunca é negativo. As unidades devem ser consistentes. Insira a carga em coulombs, o campo elétrico em newtons por coulomb, a velocidade em metros por segundo e a densidade de fluxo magnético em teslas. Os componentes e o módulo resultantes são expressos em newtons. Cargas de partículas elementares e forças microscópicas costumam ser muito pequenas; por isso, a notação científica, como 1.6e-19, é aceita e resultados pequenos aparecem em forma exponencial. Use valores com sinal para indicar a direção em cada eixo e zero quando não houver componente. Alguns casos especiais ajudam a conferir o resultado. Sem campo magnético, a força se reduz à carga vezes o campo elétrico. Sem campo elétrico, o módulo da força magnética é o produto do valor absoluto da carga, da rapidez, do campo magnético e do seno do ângulo entre eles. Vetores velocidade e campo magnético paralelos têm produto vetorial zero; vetores perpendiculares maximizam a força magnética. Como a força magnética é perpendicular à velocidade instantânea, ela muda a direção, mas não realiza trabalho por si só. A força elétrica pode alterar a energia cinética. A equação não relativística é fundamental em espectrômetros de massa, aceleradores de partículas, física de plasmas, óptica eletrônica, dispositivos de efeito Hall e cursos introdutórios de eletromagnetismo. Em velocidades próximas à da luz, a análise de trajetória e momento deve usar mecânica relativística, embora a lei de força mantenha sua forma vetorial. Trajetórias reais também exigem massa da partícula, posição inicial, campos variáveis no espaço e integração numérica no tempo. Esta calculadora fornece a força instantânea para as condições locais e o sistema de coordenadas informados.