Vad är en magnetfältkraft?

Magnetfältkraft är effekten att ett magnetfält utövar eller verkar på en laddad partikel, såsom en molekyl, när det passerar genom det fältet.Dessa krafter finns när som helst det finns en elektriskt laddad molekyl nära en magnet, eller när el passerar genom en tråd eller en spole.Magnetfältkraft kan användas för att driva elektriska motorer, och för att analysera kemiska strukturer av material på grund av hur partiklar svarar på den.

När elektrisk ström passeras genom en tråd skapar flödet av elektroner ett magnetfält, vilket skapar en kraftsom kan agera på andra material.Ett vanligt exempel på magnetfältkraft är en elmotor, som använder en rörlig rotor med trådar som är lindade runt den, omgiven av en stator med ytterligare spolar.När en elektrisk ström appliceras på statorspolarna skapar de ett magnetfält, och kraften i det fältet skapar vridmoment som rör rotorn.

Riktningen för magnetfältkraften kan beskrivas genom att använda det som kallas högerhandregeln.En person kan peka tummen, pek eller första fingret och det andra fingret i tre olika riktningar, ofta kallade X-, Y- och Z-axeln.Varje finger och tummen ska vara 90 grader till varandra, så om personen pekar pekfingret upp, pekar det andra fingret till vänster och tummen pekar direkt mot personen.

Använd detta arrangemang av fingrarna, var och enFinger visar riktningarna för det elektriska flödet (pekfingret), magnetfältet (det andra fingret) och den resulterande magnetfältkraften (tummen).När de fyra fingrarna på handen är krullade mot handflatan, visar detta magnetfältets riktning med tummen som fortfarande indikerar kraftens riktning.Att använda den högra regeln är ett enkelt sätt för elever att lära sig om magnetfält att se effekterna av ström och krafter som resulterar.

Magnetfält kan vara mycket användbara i laboratoriet för analys av material.Om ett material måste identifieras eller delas upp i dess molekylära komponenter, kan provet joniseras, vilket ändrar materialet till en gas med positiva eller negativa elektriska laddningar.Denna joniserade gas passeras sedan genom ett starkt magnetfält och går ut i ett insamlingsområde.

Massan eller vikten för varje joniserad partikel i testprovet svarar annorlunda på magnetfältkraften, och partiklarna böjs något från en rak riktning.En insamlingsenhet registrerar där varje partikel slår detektorn, och datorprogramvara kan identifiera molekylen från hur den interagerar med fältet.En typ av enhet som använder denna teknik kallas en masspektrometer och används allmänt för att hjälpa till att identifiera okända ämnen.

En annan användning av magnetfält för att orsaka förändringar i joniserade material är en partikelaccelerator.I slutet av 1900 -talet låg den största partikelacceleratorn som byggdes vid den tiden vid gränsen till Schweiz och Frankrike, med 17 mil (27 kilometer) accelerator djupt under jord i en stor slinga.Utrustningen utnyttjade magnetfältkraften för att snabbt påskynda laddade partiklar i slingan, där ytterligare fält fortsatte att påskynda eller påskynda de laddade partiklarna.

När höghastighetspartiklarna cirklade den stora samlaren, hanterades de av andra magnetiskaFältkontroller och skickas till kollisioner med andra material.Denna utrustning byggdes för att testa kollisioner med hög energi som liknar dem som ses i solen eller andra stjärnor och under kärnreaktioner.Plats Underground användes för att förhindra att partiklar störs med testresultaten, eftersom skikten av berg ovanför acceleratorn absorberade höghastighetsenergi och joner.