Carga elétrica com velocidade em direção diferente do campo elétrico

Quando uma carga é abandonada nas proximidades de um campo magnético estacionário com velocidade em direção diferente do campo, este interage com ela. Então esta força será dada pelo produto entre os dois vetores,  e  e resultará em um terceiro vetor perpendicular a ambos, este é chamado um produto vetorial e é uma operação vetorial que não é vista no ensino médio.

Mas podemos dividir este estudo para um caso peculiar onde a carga se move em direção perpendicular ao campo, e outro onde a direção do movimento é qualquer, exceto igual a do campo.

• Carga com movimento perpendicular ao campo

Experimentalmente pode-se observar que se aproximarmos um imã de cargas elétricas com movimento perpendicular ao campo magnético, este movimento será desviado de forma perpendicular ao campo e à velocidade, ou seja, para cima ou para baixo. Este será o sentido do vetor força magnética.

Para cargas positivas este desvio acontece para cima:

E para cargas negativas para baixo.

A intensidade de será dada pelo produto vetorial , que para o caso particular onde  e são perpendiculares é calculado por:

A unidade adotada para a intensidade do Campo magnético é o tesla (T), que denomina , em homenagem ao físico iugoslavo Nikola Tesla.

Consequentemente a força será calculada por:

Medida em newtons (N)

• Carga movimentando-se com direção arbitrária em relação ao campo

Como citado anteriormente, o caso onde a carga tem movimento perpendicular ao campo é apenas uma peculiaridade de interação entre carga e campo magnético. Para os demais casos a direção do vetor será perpendicular ao vetor campo magnético  e ao vetor velocidade .

Para o cálculo da intensidade do campo magnético se considera apenas o componente da velocidade perpendicular ao campo, ou seja, , sendo  o ângulo formado entre  e  então substituindo vpor sua componente perpendicular teremos:

Aplicando esta lei para os demais casos que vimos anteriormente, veremos que:

• se v = 0, então F = 0
• se  = 0° ou 180°, então sen = 0, portanto F = 0
• se  = 90°, então sen = 1, portanto .

Regra da mão direita

Um método usado para se determinar o sentido do vetor  é a chamada regra da mão direita espalmada. Com a mão aberta, se aponta o polegar no sentido do vetor velocidade  e os demais dedos na direção do vetor campo magnético.

Para cargas positivas, vetor  terá a direção de uma linha que atravessa a mão, e seu sentido será o de um vetor que sai da palma da mão.

Para cargas negativas, vetor  terá a direção de uma linha que atravessa a mão, e seu sentido será o de um vetor que sai do dorso da mão, isto é, o vetor que entra na palma da mão.