Co je to síla magnetického pole?
Síla magnetického pole je účinek, který magnetické pole vyvíjí nebo působí na nabitou částici, jako je molekula, když prochází tímto polem. Tyto síly existují kdykoli existuje elektricky nabitá molekula poblíž magnetu nebo když elektřina prochází drátem nebo cívkou. Síla magnetického pole může být použita k pohonu elektrických motorů ak analýze chemických struktur materiálů, protože částice na ni reagují.
Když elektrický proud projde drátem, tok elektronů vytvoří magnetické pole a vytvoří sílu, která může působit na jiné materiály. Běžným příkladem síly magnetického pole je elektrický motor, který používá pohyblivý rotor s dráty navinutými kolem něj, obklopený statorem s dalšími cívkami. Když je na statorové cívky aplikován elektrický proud, vytvoří magnetické pole a síla tohoto pole vytvoří točivý moment, který pohybuje rotorem.
Směr síly magnetického pole lze popsat pomocí tzv. Pravého pravidla. Člověk může ukazovat palcem, ukazováčkem nebo prvním prstem a druhým prstem ve třech různých směrech, často nazývaných osa x, y a z. Každý prst a palec by měly být vůči sobě v úhlu 90 stupňů, takže pokud osoba ukazuje ukazováčkem nahoru, druhý prst ukazuje doleva a palec směřuje přímo na osobu.
Při použití tohoto uspořádání prstů bude každý prst ukazovat směr elektrického proudu (ukazováček), magnetické pole (druhý prst) a výslednou sílu magnetického pole (palec). Když jsou čtyři prsty ruky stočeny směrem k dlani, ukazuje to směr magnetického pole, přičemž palec stále ukazuje směr síly. Použití pravidla na pravé straně je snadný způsob, jak se studenti učí o magnetických polích, aby viděli účinky proudu a sil, které z toho vyplývají.
Magnetická pole mohou být v laboratoři velmi užitečná pro analýzu materiálů. Pokud je třeba materiál identifikovat nebo rozložit na jeho molekulární složky, může být vzorek ionizován, který mění materiál na plyn s kladnými nebo zápornými elektrickými náboji. Tento ionizovaný plyn se pak vede silným magnetickým polem a vystupuje ven do sběrné oblasti.
Hmotnost nebo hmotnost každé ionizované částice testovaného vzorku reaguje odlišně na sílu magnetického pole a částice jsou mírně ohnuty z přímého směru. Sběrné zařízení registruje, kde každá částice zasáhne detektor, a počítačový software může identifikovat molekulu podle toho, jak interaguje s polem. Jeden typ zařízení používající tuto technologii se nazývá hmotnostní spektrometr a je široce používán pro identifikaci neznámých látek.
Dalším využitím magnetických polí k vyvolání změn v ionizovaných materiálech je urychlovač částic. Na konci 20. století se největší částice urychlovače částic postavená v té době nacházela na hranici Švýcarska a Francie, s hlubokým podzemím ve 27 km hlubokém podzemí. Zařízení využilo síly magnetického pole k rychlému zrychlení nabitých částic do smyčky, kde další pole pokračovala ve zrychlování nebo zrychlování nabitých částic.
Když vysokorychlostní částice kroužily kolem velkého kolektoru, byly řízeny jinými ovládacími prvky magnetického pole a zaslány ke kolizím s jinými materiály. Toto zařízení bylo zkonstruováno tak, aby testovalo kolize s vysokou energií podobné těm, které byly pozorovány na slunci nebo jiných hvězdách a během jaderných reakcí. Poloha v podzemí byla použita k zabránění částicím, aby narušovaly výsledky testu, protože vrstvy horniny nad urychlovačem absorbovaly vysokorychlostní energii a ionty.