¿Qué es una fuerza de campo magnético?
La fuerza del campo magnético es el efecto de que un campo magnético ejerce o actúa sobre una partícula cargada, como una molécula, al pasar por ese campo. Estas fuerzas existen cada vez que hay una molécula cargada eléctricamente cerca de un imán, o cuando la electricidad pasa a través de un cable o bobina. La fuerza de campo magnético se puede usar para alimentar motores eléctricos y para analizar las estructuras químicas de los materiales debido a la forma en que las partículas responden a él.
Cuando la corriente eléctrica se pasa a través de un cable, el flujo de electrones crea un campo magnético, creando una fuerza que puede actuar sobre otros materiales. Un ejemplo común de fuerza de campo magnético es un motor eléctrico, que utiliza un rotor en movimiento con cables enrollados a su alrededor, rodeado por un estator con bobinas adicionales. Cuando se aplica una corriente eléctrica a las bobinas del estator, crean un campo magnético, y la fuerza de ese campo crea un par que mueve el rotor.
La dirección de la fuerza de campo magnético se puede describir usando lo que se llama thE regla de la mano derecha. Una persona puede apuntar su pulgar, índice o primer dedo, y el segundo dedo en tres direcciones diferentes, a menudo llamadas el eje x, y y z. Cada dedo y el pulgar deben estar a 90 grados entre sí, por lo que si la persona apunta el dedo índice hacia arriba, el segundo dedo apunta hacia la izquierda y el pulgar apunta directamente a la persona.
Usando esta disposición de los dedos, cada dedo mostrará las direcciones del flujo eléctrico (el dedo índice), el campo magnético (el segundo dedo) y la fuerza de campo magnético resultante (el pulgar). Cuando los cuatro dedos de la mano se acurrucan hacia la palma, esto muestra la dirección del campo magnético con el pulgar que aún indica la dirección de la fuerza. Usar la regla de la derecha es una manera fácil para que los estudiantes aprendan sobre los campos magnéticos para ver los efectos de la corriente y las fuerzas que resultan.
Los campos magnéticos pueden serMuy útil en el laboratorio para el análisis de materiales. Si un material necesita ser identificado o descomponerse en sus componentes moleculares, la muestra se puede ionizar, lo que cambia el material en un gas con cargas eléctricas positivas o negativas. Este gas ionizado se pasa a través de un fuerte campo magnético y sale a un área de recolección.
La masa o el peso de cada partícula ionizada de la muestra de prueba responde de manera diferente a la fuerza del campo magnético, y las partículas se doblan ligeramente desde una dirección recta. Un dispositivo de recolección se registra donde cada partícula golpea el detector y el software de computadora puede identificar la molécula desde cómo interactúa con el campo. Un tipo de dispositivo que usa esta tecnología se llama espectrómetro de masas y se usa ampliamente para ayudar a identificar sustancias desconocidas.
Otro uso de campos magnéticos para causar cambios en los materiales ionizados es un acelerador de partículas. A fines del siglo XX, el acelerador de partículas más grande buiEn ese momento estaba ubicado en la frontera de Suiza y Francia, con 17 millas (27 kilómetros) de acelerador profundo bajo tierra en un gran bucle. El equipo aprovechó la fuerza de campo magnético para acelerar rápidamente las partículas cargadas en el bucle, donde los campos adicionales continuaron acelerando o acelerando las partículas cargadas.
Como las partículas de alta velocidad rodearon el colector grande, fueron administrados por otros controles de campo magnético y enviados a colisiones con otros materiales. Este equipo se construyó para probar colisiones de alta energía similares a las que se ven en el sol u otras estrellas, y durante las reacciones nucleares. La ubicación subterránea se usó para evitar que las partículas interfieran con los resultados de la prueba, porque las capas de roca sobre el acelerador absorbieron energía e iones de alta velocidad.