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Força de Lorentz

1895
  • Hendrik Lorentz
  • Oliver Heaviside
Modern particle accelerator demonstrating Lorentz force applications in electromagnetism.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A lei da força de Lorentz descreve a força total experimentada por uma carga pontual que se move através de um campo elétrico e magnético combinado. É a soma da força eletrostática e da força magnética. A equação vetorial que rege essa força é [latex]mathbf{F} = q(mathbf{E} + mathbf{v} times mathbf{B})[/latex], onde [latex]q[/latex] é a carga, [latex]mathbf{v}[/latex] é a sua velocidade, [latex]mathbf{E}[/latex] é o campo elétrico e [latex]mathbf{B}[/latex] é o campo magnético.

A lei da força de Lorentz é um pilar da eletrodinâmica clássica, fornecendo a ligação crucial entre os campos eletromagnéticos e o movimento mecânico de partículas carregadas. A equação possui dois componentes distintos. O primeiro termo, [latex]qmathbf{E}[/latex], é a força elétrica, que atua na direção do campo elétrico (para uma carga positiva) e é independente do movimento da partícula. O segundo termo, [latex]q(mathbf{v} times mathbf{B})[/latex], é a força magnética. O produto vetorial determina que essa força é sempre perpendicular tanto à velocidade da partícula [latex]mathbf{v}[/latex] quanto ao campo magnético [latex]mathbf{B}[/latex].

Uma consequência fundamental dessa perpendicularidade é que um campo magnético estático não realiza trabalho sobre uma carga livre, pois a força está sempre em um ângulo reto em relação à direção do movimento. Ele pode alterar a direção da partícula, mas não sua energia cinética. Esse princípio faz com que partículas carregadas sigam trajetórias circulares ou helicoidais em um campo magnético uniforme, um comportamento explorado em dispositivos como espectrômetros de massa para separar íons pela sua relação massa/carga e em aceleradores de partículas para direcionar e focalizar feixes. A lei é totalmente consistente com as equações de Maxwell e é fundamental para a compreensão de fenômenos que vão desde o funcionamento de motores elétricos até o comportamento de plasmas em estrelas e reatores de fusão.

UNESCO Nomenclature: 2205
Eletricidade e Magnetismo

Tipo

Lei Física

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Lei da força de Ampère em fios condutores de corrente
  • Lei da indução de Faraday
  • Equações de Maxwell
  • Os experimentos de J.J. Thomson com raios catódicos identificaram o elétron

Aplicações

  • aceleradores de partículas (cíclotrons, síncrotrons)
  • espectrômetros de massa
  • motores e geradores elétricos
  • sensores de efeito Hall
  • Magnetrons em fornos de micro-ondas
  • tubos de raios catódicos
  • canhões de trilho

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: força de Lorentz, campo eletromagnético, campo elétrico, campo magnético, partícula carregada, velocidade, produto vetorial, eletromagnetismo, força, movimento de partículas.

Contexto histórico

Força de Lorentz

1890
1890
1895
1895
1899
1900
1900
1890
1890
1895
1895
1896
1900
1900
1900

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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