Wat is een magnetische veldkracht?
Magnetische veldkracht is het effect dat een magnetisch veld uitoefent op of inwerkt op een geladen deeltje, zoals een molecuul, wanneer het door dat veld gaat. Deze krachten bestaan altijd wanneer er een elektrisch geladen molecuul in de buurt van een magneet is, of wanneer elektriciteit door een draad of spoel gaat. Magnetische veldkracht kan worden gebruikt om elektrische motoren van stroom te voorzien en om chemische structuren van materialen te analyseren vanwege de manier waarop deeltjes erop reageren.
Wanneer elektrische stroom door een draad wordt geleid, creëert de stroom van elektronen een magnetisch veld, waardoor een kracht ontstaat die op andere materialen kan werken. Een veelgebruikt voorbeeld van magnetische veldkracht is een elektromotor, die een bewegende rotor gebruikt met draden eromheen gewikkeld, omringd door een stator met extra spoelen. Wanneer een elektrische stroom wordt aangelegd op de statorspoelen, creëren ze een magnetisch veld en de kracht van dat veld creëert koppel dat de rotor beweegt.
De richting van de kracht van het magnetische veld kan worden beschreven met behulp van de zogenaamde rechterhandregel. Een persoon kan zijn duim, wijsvinger of wijsvinger en de tweede vinger in drie verschillende richtingen richten, vaak de x-, y- en z-as genoemd. Elke vinger en duim moeten zich op een hoek van 90 graden van elkaar bevinden, dus als de persoon de wijsvinger naar boven wijst, wijst de tweede vinger naar links en wijst de duim rechtstreeks naar de persoon.
Met deze opstelling van de vingers toont elke vinger de richtingen van de elektrische stroom (de wijsvinger), het magnetische veld (de tweede vinger) en de resulterende magnetische veldkracht (de duim). Wanneer de vier vingers van de hand in de richting van de palm worden gekruld, geeft dit de richting van het magnetische veld aan, waarbij de duim nog steeds de richting van de kracht aangeeft. Het gebruik van de rechterhandregel is een gemakkelijke manier voor studenten om te leren over magnetische velden om de effecten van stroom en krachten die het gevolg zijn te zien.
Magnetische velden kunnen zeer nuttig zijn in het laboratorium voor analyse van materialen. Als een materiaal moet worden geïdentificeerd of in zijn moleculaire componenten wordt afgebroken, kan het monster worden geïoniseerd, waardoor het materiaal in een gas verandert met positieve of negatieve elektrische ladingen. Dit geïoniseerde gas wordt vervolgens door een sterk magnetisch veld geleid en komt uit in een verzamelgebied.
De massa of het gewicht van elk geïoniseerd deeltje van het testmonster reageert verschillend op de kracht van het magnetische veld en de deeltjes worden licht gebogen vanuit een rechte richting. Een verzamelapparaat registreert waar elk deeltje de detector raakt, en computersoftware kan het molecuul identificeren aan de hand van de interactie met het veld. Een type apparaat dat deze technologie gebruikt, wordt een massaspectrometer genoemd en wordt veel gebruikt om onbekende stoffen te identificeren.
Een ander gebruik van magnetische velden om veranderingen in geïoniseerde materialen te veroorzaken, is een deeltjesversneller. Aan het einde van de 20e eeuw bevond de grootste deeltjesversneller die destijds werd gebouwd zich op de grens van Zwitserland en Frankrijk, met 27 kilometer diep gas onder de grond in een grote lus. De apparatuur profiteerde van de kracht van het magnetische veld om geladen deeltjes snel in de lus te versnellen, waar extra velden de geladen deeltjes bleven versnellen of versnellen.
Terwijl de hogesnelheidsdeeltjes door de grote collector cirkelden, werden ze beheerd door andere magneetveldcontroles en naar botsingen met andere materialen gestuurd. Deze apparatuur is gebouwd om botsingen met hoge energie te testen, vergelijkbaar met die in de zon of andere sterren, en tijdens nucleaire reacties. De ondergrondse locatie werd gebruikt om te voorkomen dat deeltjes uit de ruimte de testresultaten verstoorden, omdat de lagen rots boven het gaspedaal hogesnelheidsenergie en ionen absorbeerden.