La fuerza magnética es una fuerza normal a la dirección de una carga en movimiento. Esto contrasta con la fuerza electrostática que se encuentra a lo largo de la línea que conecta dos cargas (o la separación relativa) cuando no se mueve. Debido a la velocidad finita c, los efectos de la fuerza estática (Coulomb) cambian de dirección y dan lugar a un ‘componente’ normal a la dirección del movimiento relativo de las dos cargas (muy similar a la dirección de cambio de lluvia cuando corres o conducir). Cuando la velocidad alcanza la de la luz c, toda la fuerza electrostática se vuelve magnética. mientras que a velocidad relativa cero todas las fuerzas se vuelven electrostáticas y a lo largo de la distancia de separación relativa. Esto también tiene cierta similitud con la aceleración lineal (y las fuerzas que lo acompañan) cambiando la dirección de estar a lo largo del movimiento a normal al movimiento cuando el camino se vuelve completamente circular dando lugar a las llamadas fuerzas centrífugas.
La fuerza magnética en su forma general y relativista se puede derivar usando solo la forma potencial retardada de la fuerza estática de Coulomb. Potencial retardado Mientras que dos electrones no móviles se repelen electrostáticamente, dos electrones móviles pueden ‘repeler’ o ‘atraer’ magnéticamente dependiendo de la dirección de movimiento de los dos. Si la velocidad está cerca de c, dos electrones normalmente se atraerán con muy pocas posibilidades de repulsión. Mira el video. También se observa aquí que para cierta combinación de velocidad relativa y distancias de separación, la repulsión puede igualar la fuerza de atracción para dar una situación de libertad asintótica … en la que los electrones están libres de estas dos fuerzas opuestas.
El electrón tiene un campo magnético intrínseco y puede modelarse matemáticamente como el resultado de una carga en movimiento. El valor y el radio del movimiento (el área del bucle para ser exactos) para producir el momento dipolar magnético p = ia = (ev) a, no se conocen con certeza como valores individuales, sino solo como un producto p (el momento dipolar magnético ), donde e, v, a son la carga de electrones, la velocidad y el área del bucle de movimiento. La suma de los efectos del campo magnético llega a cero para dos electrones en reposo con polaridad opuesta, llamados electrones emparejados. Esta situación es estable en la materia, ya que tiene una energía total menor. Uno puede simular esta estabilidad usando imanes de disco sondeados en las caras circulares como en este video;
El campo magnético de un imán permanente es el resultado de la orientación unificada / combinada de todos los electrones solitarios en un material magnético permanente que está bloqueado en su posición por la composición química. En material magnético normal como el hierro, tales electrones unifican su orientación de polo solo como resultado del efecto de un campo magnético aplicado. Es por eso que cuando agrega un núcleo de hierro a una bobina, obtiene un campo magnético más fuerte. En los materiales diamagnéticos, dicha alineación ocurre (también determinada por la composición química) opuesta al campo aplicado, lo que resulta en repulsión y levitación en lugar de la atracción normal. ver Diamagnetismo.
En las corrientes en los cables, la velocidad de los electrones es muy pequeña y la fuerza magnética inducida también es muy pequeña, ya que el fenómeno es de segundo orden (depende del cambio de la distancia de separación en lugar de la distancia en sí como en el caso electrostático) . Pero debido a la gran cantidad de electrones involucrados (tamaño del número de Avogadro), la fuerza magnética puede ser muy grande. Si haces muchos bucles, el efecto aumenta aún más. Esto se utiliza para conducir un motor fuerte, por ejemplo. Tenga en cuenta que la gravedad es mucho más pequeña que el magnetismo, pero puede ser muy grande debido a la cantidad de partículas involucradas, especialmente que la gravedad siempre está orientada naturalmente solo para la atracción, y no cancela el campo de gravedad al cambiar la orientación.
Editado el 30 de diciembre.
