En un tubo de rayos catódicos, los rayos se desvían cuando se les acerca un imán. ¿Es porque un electrón en movimiento crea un campo magnético a su alrededor o porque un campo magnético doblará el camino de cualquier partícula cargada?

Los llamados “rayos” en un tubo de rayos catódicos son corrientes de electrones. Los electrones están cargados negativamente, y un campo magnético ejerce fuerzas sobre partículas cargadas eléctricamente que están en movimiento en cualquier dirección que no sea la del campo magnético.

La forma en que funciona la fuerza magnética no es del todo intuitiva. Con la mayoría de los otros campos, la fuerza resultante actúa en la dirección u opuesta a la dirección del campo. Las fuerzas producidas al mover partículas cargadas por un campo magnético son siempre perpendiculares a la dirección del campo. Las fuerzas también son perpendiculares a la dirección de movimiento de la partícula cargada en el marco de referencia local.

Hay una operación matemática que se usa en una situación en la que dos cosas llamadas vectores tienen diferentes direcciones posibles y producen algo en una dirección perpendicular a las direcciones de cada vector. Se llama un producto cruzado.

La fuerza magnética sobre una corriente de partículas cargadas en movimiento se calcula como la cantidad de carga eléctrica, q, multiplicada por la velocidad de la corriente de cargas cruzadas en el vector de campo magnético, F = q v X B.

Los electrones en movimiento también producen campos magnéticos que rodean la corriente de electrones, pero es el campo magnético que actúa sobre las cargas en movimiento lo que produce las desviaciones.

Los rayos son en realidad electrones que provienen del cátodo a la pantalla y su desviación para cubrir la pantalla se debe a los campos magnéticos que se acumulan y reinician cada cuadro, cualquier imán externo se sumará al sincronizado. Por ejemplo, en la televisión en color, el color se ve afectado por imanes cercanos a la pantalla porque los electrones que se supone que golpean un color se desvían a otro. El efecto es que cualquier partícula cargada que se mueva dentro de un campo magnético se desviará normalmente al plano definido por los vectores de campo y velocidad.

A nivel de electrones, tanto el magnetismo como la electricidad son sinónimos. Los electrones en movimiento tienen su propio campo magnético, los imanes externos desvían los rayos.

Es una especie de ambas cosas, pero hay una advertencia sobre esta situación. Las cargas dentro de un campo magnético experimentarán una fuerza de acuerdo con esta ecuación.

[matemáticas] F = qv \ veces b [/ matemáticas]

La razón para usar el producto cruzado aquí es que la fuerza del campo magnético “B” es perpendicular a la dirección que toma la partícula cargada a través del campo magnético. Sin embargo, los campos magnéticos de los electrones son muy pequeños, por lo que tendrán poco o ningún efecto sobre la fuerza que el campo magnético ejerce sobre ellos. Hay una ecuación que es muy similar a la ley de interacciones electrostáticas de Coulomb y la ley de interacciones gravitacionales de Newton. Se parece a esto.

[matemáticas] F = \ frac {\ mu {q} _ {m1} {q} _ {m2}} {4 \ pi {r} ^ {2}} [/ matemáticas]

Esto se usa para calcular la fuerza entre dos polos magnéticos, donde qm1 es la fuerza de un polo y qm2 es la fuerza del otro. La letra griega “mu” es la permeabilidad magnética que es una medida de la capacidad de los materiales para soportar un campo magnético dentro de sí misma o, básicamente, es la capacidad de ser magnetizado por un campo magnético externo. Y, por supuesto, “r” es la distancia entre los polos magnéticos.

El rayo catódico es gas ionizado, es decir, gas que se excita al tener electrones adicionales. Como el gas ya no es neutro, ahora se ve afectado por campos magnéticos.