Magnetism and Moving Charges · Magnetismo e Cargas em Movimento
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.
Um ímã pode curvar um feixe de cargas em movimento
- Em um tubo de TV antigo, ímãs desviam um feixe de elétrons para pintar a imagem.
- Um campo magnético agarra uma carga em movimento e a empurra lateralmente.
- A força é estranha: atua perpendicularmente tanto ao movimento quanto ao campo.
- Esta força magnética lateral movimenta motores, espectrômetros de massas e 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.
A força magnética sobre uma carga
- Uma carga $q$ movendo-se à velocidade $v$ através de um campo $B$ sente uma força $F = qvB$.
- A força é perpendicular a ambos a velocidade e o campo.
- Uma carga movendo-se ao longo das linhas de campo sente nenhuma força.
- A força é máxima quando a carga se move perpendicularmente ao campo.
A field in space · Um campo no espaço
See the magnetic field a magnet creates — the field a moving charge would cut across. · Veja o campo magnético que um ímã cria — o campo que uma carga em movimento cortaria.
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 $\text{N}$? · Uma carga $2\ \text{C}$ move-se a $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ através de um campo $4\ \text{T}$ (ângulos retos). Que força ela sente, em $\text{N}$?
$F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$.
The magnetic force on a moving charge is directed: · A força magnética sobre uma carga em movimento é direcionada:
The force is perpendicular to both the velocity and the field. · A força é perpendicular a ambas a velocidade e o campo.
A charge moving exactly along the field lines feels a force of: · Uma carga movendo-se exatamente ao longo das linhas de campo sente uma força de:
Moving along the field gives no sideways force; the force needs motion across the field. · Movimento ao longo do campo não produz força lateral; a força precisa de movimento através do 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.
A regra da mão direita
- Aponte os dedos da mão direita na direção de $v$, curve em direção a $B$; seu polegar indica a força (para uma carga positiva).
- Para uma carga negativa, a força é no sentido oposto.
- Como a força é sempre lateral, ela altera a direção da carga, mas não sua velocidade.
- Uma carga movendo-se perpendicularmente a um campo uniforme viaja, portanto, em um círculo.
Because it acts perpendicular to the motion, the magnetic force does no ____. · Por atuar perpendicularmente ao movimento, a força magnética não faz ____.
A perpendicular force does no work, so the speed is unchanged. · Uma força perpendicular não realiza trabalho, então a velocidade permanece inalterada.
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.
Movimento circular em um campo
- A força lateral age como uma força centrípeta, curvando o caminho em um círculo.
- Cargas mais rápidas ou campos mais fracos produzem círculos maiores.
- É assim que um espectrômetro de massas separa partículas por massa e carga.
- A força magnética não realiza trabalho (é perpendicular ao movimento), então a velocidade permanece constante.
A stationary charge in a magnetic field feels no magnetic force. · Uma carga estacionária num campo magnético não sente força magnética.
The magnetic force needs motion: $F = qvB$ is zero when $v = 0$. · A força magnética precisa de movimento: $F = qvB$ é zero quando $v = 0$.
Select all · todos true statements about the magnetic force on a charge. · Selecione todas as afirmações verdadeiras sobre a força magnética numa carga.
The force needs motion, is perpendicular, and bends the path into a circle — but does no work, so it never changes the speed. · A força precisa de movimento, é perpendicular e curva a trajetória num círculo — mas não realiza trabalho, então nunca altera a velocidade.
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.
A força magnética exige que a carga esteja em movimento — uma carga estacionária não sente força magnética. E a força é perpendicular à velocidade, logo não realiza trabalho e nunca altera a velocidade da carga, apenas sua direção.
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.
Uma carga de $q = 2\ \text{C}$ move-se a $v = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ através de um campo de $B = 4\ \text{T}$ (em ângulo reto).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$, perpendicular ao movimento.
Alinhe a velocidade ao longo do campo e a força cai para zero.
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.
Uma carga em movimento num campo magnético sente uma força $F = qvB$, perpendicular a sua velocidade e ao campo (use a regra da mão direita). Uma carga movendo-se ao longo do campo sente nenhuma força. A força não realiza trabalho — curva o caminho em um círculo sem alterar a velocidade.