Força magnética I

A força magnética sobre uma carga em movimento é regida pela expressão F = |q|·v·B·senθ, mas seu significado físico vai além da fórmula: ela é uma força lateral, que "empurra" a partícula perpendicularmente ao plano formado por v e B, sem jamais acelerá-la ou freá-la. Isso acontece porque a componente da força na direção do movimento é sempre nula, o que torna o magnetismo uma força puramente centrípeta quando a carga se move perpendicularmente ao campo. Nesse caso, com θ = 90°, a partícula descreve um movimento circular uniforme de raio dado por r = mv/(|q|B) — resultado que combina a força magnética com a segunda lei de Newton na forma centrípeta.

Já quando a velocidade tem componente paralela ao campo, a trajetória vira uma hélice, com passo proporcional a essa componente.

Quando uma partícula carregada penetra numa região de campo magnético uniforme com velocidade perpendicular às linhas de indução, a força magnética atua sempre perpendicular à velocidade e ao campo, o que a caracteriza como força centrípeta: ela não altera o módulo da velocidade, apenas sua direção, fazendo a carga descrever um movimento circular uniforme. Se a velocidade tiver componente paralela ao campo, essa componente permanece inalterada enquanto a componente perpendicular gera o giro, resultando numa trajetória helicoidal — detalhe que aparece em questões mais elaboradas.

Vale notar que o raio depende do momento linear da partícula e da razão carga/massa, de modo que partículas mais pesadas ou menos carregadas descrevem círculos maiores, princípio usado para separar isótopos num espectrômetro de massa. Como exemplo concreto, um próton lançado a $3\times10^{6}\,\text{m/s}$ perpendicularmente a um campo de $0{,}5\,\text{T}$ percorre uma circunferência de raio aproximadamente $6{,}3\,\text{cm}$, e o tempo para completar uma volta é de cerca de $1{,}3\times10^{-7}\,\text{s}$, independentemente dessa velocidade inicial.