Una particella carica che si muove attraverso un campo magnetico sperimenta una forza che è ad angolo retto sia rispetto alla direzione in cui la particella si muove che alla direzione del campo applicato. Questa forza, nota come forza di Lorentz, si sviluppa a causa dell’interazione tra il campo magnetico applicato e il campo magnetico generato dalla particella in movimento. Il fenomeno prende il nome dal fisico olandese Hendrik Lorentz, che ha sviluppato un’equazione che mette in relazione matematica la forza con la velocità e la carica della particella e la forza del campo magnetico applicato.

La forza di Lorentz è sperimentata da una corrente elettrica, che è composta da particelle cariche in movimento. I campi magnetici individuali di queste particelle si combinano per generare un campo magnetico intorno al filo attraverso il quale la corrente viaggia, che può respingere o attrarre un campo magnetico esterno. Questo tutorial dimostra la forza di Lorentz esercitata su un filo che trasporta corrente attraverso il campo di un magnete permanente a ferro di cavallo (le linee di campo si muovono sempre dal polo nord di un magnete al suo sud). Il filo è disposto in una specie di pendolo in modo che possa muoversi avanti e indietro. Clicca sull’interruttore a coltello per avviare il flusso di corrente. Il filo oscillerà in una direzione perpendicolare sia al campo del magnete che al movimento delle particelle cariche. Cambiando la direzione del flusso di corrente cliccando il pulsante Flip Battery, o la direzione del campo magnetico cliccando il pulsante Flip Magnet, si invertirà la direzione della forza di Lorentz. Usando i pulsanti radio Show Wire Field Lines e Show Magnet Field Lines si rivelerà l’interazione di queste forze invisibili. Il pulsante Reset può essere usato per riportare il magnete e la batteria alle loro posizioni originali.

Puoi prevedere da che parte si muoverà il filo usando la regola della mano sinistra. Devi contorcere la tua mano in una posizione un po’ innaturale per questa regola: se il tuo indice punta nella direzione di un campo magnetico, e il tuo dito medio, con un angolo di 90 gradi rispetto all’indice, punta nella direzione della corrente elettrica, allora il tuo pollice esteso (che forma una L con l’indice) punta nella direzione della forza di Lorentz esercitata su quella particella, e la direzione in cui il filo si sposta nel tutorial.