Τι είναι μια δύναμη μαγνητικού πεδίου;

Η δύναμη μαγνητικού πεδίου είναι το αποτέλεσμα που ασκεί ένα μαγνητικό πεδίο ή δρα σε ένα φορτισμένο σωματίδιο, όπως ένα μόριο, όταν διέρχεται από αυτό το πεδίο.Αυτές οι δυνάμεις υπάρχουν οποιαδήποτε στιγμή υπάρχει ένα ηλεκτρικά φορτισμένο μόριο κοντά σε έναν μαγνήτη ή όταν η ηλεκτρική ενέργεια περνάει μέσα από ένα σύρμα ή πηνίο.Η δύναμη του μαγνητικού πεδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ηλεκτρικών κινητήρων και για την ανάλυση των χημικών δομών των υλικών λόγω του τρόπου με τον οποίο ανταποκρίνονται τα σωματίδια.που μπορεί να δράσει σε άλλα υλικά.Ένα κοινό παράδειγμα δύναμης μαγνητικού πεδίου είναι ένας ηλεκτρικός κινητήρας, ο οποίος χρησιμοποιεί έναν κινούμενο ρότορα με καλώδια που περιπλανώνται γύρω του, που περιβάλλεται από έναν στάτορα με επιπλέον πηνία.Όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό ρεύμα στα πηνία του στάτη, δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο και η δύναμη αυτού του πεδίου δημιουργεί ροπή που μετακινεί τον ρότορα.

Η κατεύθυνση της δύναμης μαγνητικού πεδίου μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας αυτό που ονομάζεται κανόνα δεξιού χεριού.Ένα άτομο μπορεί να δείξει τον αντίχειρά του, τον δείκτη ή το πρώτο δάχτυλο και το δεύτερο δάχτυλο σε τρεις διαφορετικές κατευθύνσεις, που συχνά ονομάζονται ο άξονας x-, y- και z.Κάθε δάχτυλο και ο αντίχειρας πρέπει να είναι σε 90 μοίρες ο ένας στον άλλο, οπότε αν το άτομο δείχνει το δείκτη, το δεύτερο δάχτυλο δείχνει προς τα αριστερά και τα σημεία αντίχειρα απευθείας στο άτομο.Το δάχτυλο θα δείξει τις κατευθύνσεις της ηλεκτρικής ροής (το δείκτη), το μαγνητικό πεδίο (το δεύτερο δάχτυλο) και την προκύπτουσα δύναμη μαγνητικού πεδίου (ο αντίχειρας).Όταν τα τέσσερα δάχτυλα του χεριού είναι καμπυλωμένα προς την παλάμη, αυτό δείχνει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου με τον αντίχειρα που υποδεικνύει ακόμα την κατεύθυνση της δύναμης.Η χρήση του κανόνα του δεξιού χεριού είναι ένας εύκολος τρόπος για τους μαθητές που μαθαίνουν για μαγνητικά πεδία για να δουν τις επιπτώσεις του ρεύματος και των δυνάμεων που προκύπτουν.

Τα μαγνητικά πεδία μπορούν να είναι πολύ χρήσιμα στο εργαστήριο για την ανάλυση των υλικών.Εάν πρέπει να εντοπιστεί ένα υλικό ή να κατανεμηθεί στα μοριακά του συστατικά, το δείγμα μπορεί να ιονιστεί, γεγονός που αλλάζει το υλικό σε αέριο με θετικά ή αρνητικά ηλεκτρικά φορτία.Αυτό το ιονισμένο αέριο μεταφέρεται στη συνέχεια μέσα από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο και εξέρχεται σε μια περιοχή συλλογής.

Η μάζα ή το βάρος κάθε ιονισμένου σωματιδίου του δείγματος δοκιμής ανταποκρίνεται διαφορετικά στη δύναμη του μαγνητικού πεδίου και τα σωματίδια λυγίζονται ελαφρώς από ευθεία κατεύθυνση.Μια συσκευή συλλογής καταγράφει όπου κάθε σωματίδιο χτυπά τον ανιχνευτή και το λογισμικό υπολογιστών μπορεί να προσδιορίσει το μόριο από το πώς αλληλεπιδρά με το πεδίο.Ένας τύπος συσκευής που χρησιμοποιεί αυτή την τεχνολογία ονομάζεται φασματόμετρο μάζας και χρησιμοποιείται ευρέως για να βοηθήσει στον εντοπισμό άγνωστων ουσιών.

Μια άλλη χρήση μαγνητικών πεδίων για να προκαλέσει αλλαγές στα ιονισμένα υλικά είναι ένας επιταχυντής σωματιδίων.Στα τέλη του 20ου αιώνα, ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων που χτίστηκε εκείνη τη στιγμή βρισκόταν στα σύνορα της Ελβετίας και της Γαλλίας, με 17 μίλια (27 χιλιόμετρα) επιταχυντή βαθιά υπόγεια σε ένα μεγάλο βρόχο.Ο εξοπλισμός εκμεταλλεύτηκε τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου για να επιταχύνει ταχέως τα φορτισμένα σωματίδια στον βρόχο, όπου τα πρόσθετα πεδία συνέχιζαν να επιταχύνουν ή να επιταχύνουν τα φορτισμένα σωματίδια.Έλεγχος πεδίου και αποστέλλονται σε συγκρούσεις με άλλα υλικά.Αυτός ο εξοπλισμός κατασκευάστηκε για να δοκιμαστεί συγκρούσεις υψηλής ενέργειας παρόμοιες με εκείνες που παρατηρήθηκαν στον ήλιο ή σε άλλα αστέρια και κατά τη διάρκεια πυρηνικών αντιδράσεων.Η τοποθεσία υπόγεια χρησιμοποιήθηκε για να αποφευχθεί η παρεμβολή του χώρου των σωματιδίων με τα αποτελέσματα των δοκιμών, επειδή τα στρώματα του βράχου πάνω από τον επιταχυντή απορρόφησαν ενέργεια υψηλής ταχύτητας και ιόντα.