Magnetism and Moving Charges · Magnetismo y cargas en movimiento
A magnet can bend a beam of moving charges
- In an old TV tube, magnets steer a beam of electrons to paint the picture.
- A magnetic field grabs a moving charge and shoves it sideways.
- The force is strange: it acts perpendicular to both the motion and the field.
- This sideways magnetic force runs motors, mass spectrometers and particle detectors.
Un imán puede desviar un haz de cargas en movimiento
- En un tubo de televisión antiguo, los imanes dirigen un haz de electrones para formar la imagen.
- Un campo magnético atrapa una carga en movimiento y la empuja hacia un lado.
- La fuerza es extraña: actúa de forma perpendicular tanto al movimiento como al campo.
- Esta fuerza lateral magnética hace funcionar motores, espectrómetros de masas y detectores de partículas.
The magnetic force on a charge
- A charge $q$ moving at speed $v$ across a field $B$ feels a force $F = qvB$.
- The force is perpendicular to both the velocity and the field.
- A charge moving along the field lines feels no force at all.
- The force is largest when the charge moves at right angles to the field.
La fuerza magnética sobre una carga
- Una carga $q$ que se mueve a velocidad $v$ a través de un campo $B$ siente una fuerza $F = qvB$.
- La fuerza es perpendicular a ambas la velocidad y el campo.
- Una carga que se mueve a lo largo de las líneas de campo no siente ninguna fuerza.
- La fuerza es máxima cuando la carga se mueve perpendicularmente al campo.
A field in space · Un campo en el espacio
See the magnetic field a magnet creates — the field a moving charge would cut across. · Observar el campo magnético que crea un imán — el campo que cortaría una carga en movimiento.
A $2\ \text{C}$ charge moves at $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ across a $4\ \text{T}$ field (right angles). What force does it feel, in $\text{N}$? · Una carga de $2\ \text{C}$ se mueve a $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ a través de un campo de $4\ \text{T}$ (ángulo recto). ¿Qué fuerza siente, en $\text{N}$?
$F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$.
The magnetic force on a moving charge is directed: · La fuerza magnética sobre una carga en movimiento está dirigida:
The force is perpendicular to both the velocity and the field. · La fuerza es perpendicular tanto a la velocidad como al campo.
A charge moving exactly along the field lines feels a force of: · Una carga que se mueve exactamente a lo largo de las líneas de campo siente una fuerza de:
Moving along the field gives no sideways force; the force needs motion across the field. · Moverse a lo largo del campo no genera fuerza transversal; la fuerza requiere movimiento a través del campo.
The right-hand rule
- Point your right hand's fingers along $v$, curl toward $B$; your thumb gives the force (for a positive charge).
- For a negative charge, the force is the opposite way.
- Because the force is always sideways, it changes the charge's direction but not its speed.
- A charge moving across a uniform field therefore travels in a circle.
Regla de la mano derecha
- Apunta los dedos de tu mano derecha en la dirección de $v$, dóblalos hacia $B$; tu pulgar indica la dirección de la fuerza (para una carga positiva).
- Para una carga negativa, la fuerza va en sentido opuesto.
- Como la fuerza siempre es lateral, cambia la dirección de la carga pero no su velocidad.
- Por lo tanto, una carga que se mueve a través de un campo uniforme viaja en un círculo.
Because it acts perpendicular to the motion, the magnetic force does no ____. · Dado que actúa perpendicularmente al movimiento, la fuerza magnética no realiza ____.
A perpendicular force does no work, so the speed is unchanged. · Una fuerza perpendicular no realiza trabajo, por lo que la rapidez permanece constante.
Circular motion in a field
- The sideways force acts like a centripetal force, bending the path into a circle.
- Faster charges or weaker fields make bigger circles.
- This is how a mass spectrometer sorts particles by mass and charge.
- The magnetic force does no work (it is perpendicular to the motion), so speed stays constant.
Movimiento circular en un campo
- La fuerza lateral actúa como una fuerza centrípeta, curvando la trayectoria en un círculo.
- Cargas más rápidas o campos más débiles producen círculos más grandes.
- Este es el principio mediante el cual un espectrómetro de masas clasifica partículas según su masa y carga.
- La fuerza magnética no realiza trabajo (es perpendicular al movimiento), por lo que la velocidad se mantiene constante.
A stationary charge in a magnetic field feels no magnetic force. · Una carga estacionaria en un campo magnético no siente ninguna fuerza magnética.
The magnetic force needs motion: $F = qvB$ is zero when $v = 0$. · La fuerza magnética requiere movimiento: $F = qvB$ es cero cuando $v = 0$.
Select all · todos true statements about the magnetic force on a charge. · Seleccione todas las afirmaciones verdaderas sobre la fuerza magnética sobre una carga.
The force needs motion, is perpendicular, and bends the path into a circle — but does no work, so it never changes the speed. · La fuerza requiere movimiento, es perpendicular y curva la trayectoria en un círculo, pero no realiza trabajo, por lo que nunca cambia la rapidez.
The magnetic force needs the charge to be moving — a stationary charge feels no magnetic force. And the force is perpendicular to the velocity, so it does no work and never changes the charge's speed, only its direction.
La fuerza magnética requiere que la carga esté en movimiento; una carga estacionaria no siente ninguna fuerza magnética. Además, la fuerza es perpendicular a la velocidad, por lo que no realiza trabajo y nunca cambia la velocidad de la carga, solo su dirección.
A charge of $q = 2\ \text{C}$ moves at $v = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ across a field of $B = 4\ \text{T}$ (at right angles).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$, perpendicular to the motion.
Line the velocity up along the field instead, and the force drops to zero.
Una carga de $q = 2\ \text{C}$ se mueve a $v = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ a través de un campo de $B = 4\ \text{T}$ (perpendicularmente).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$, perpendicular al movimiento.
Si alineas la velocidad a lo largo del campo en lugar de cruzarlo, la fuerza se reduce a cero.
A moving charge in a magnetic field feels a force $F = qvB$, perpendicular to both its velocity and the field (use the right-hand rule). A charge moving along the field feels no force. The force does no work — it bends the path into a circle without changing the speed.
Una carga en movimiento en un campo magnético siente una fuerza $F = qvB$, perpendicular tanto a su velocidad como al campo (usa la regla de la mano derecha). Una carga que se mueve a lo largo del campo no siente fuerza. La fuerza no realiza trabajo: curva la trayectoria en un círculo sin cambiar la velocidad.