Hva er en magnetisk feltstyrke?
Magnetfeltkraft er effekten som et magnetfelt utøver eller virker på en ladet partikkel, for eksempel et molekyl, når det passerer gjennom dette feltet. Disse kreftene eksisterer når som helst det er et elektrisk ladet molekyl i nærheten av en magnet, eller når elektrisitet går gjennom en ledning eller spole. Magnetfeltkraft kan brukes til å drive elektriske motorer, og til å analysere kjemiske strukturer av materialer på grunn av hvordan partikler reagerer på den.
Når elektrisk strøm føres gjennom en ledning, skaper strømmen av elektroner et magnetfelt, og skaper en kraft som kan virke på andre materialer. Et vanlig eksempel på magnetfeltkraft er en elektrisk motor, som bruker en bevegelig rotor med ledninger kveilet rundt seg, omgitt av en stator med tilleggsspoler. Når en elektrisk strøm tilføres statorspolene, skaper de et magnetfelt, og kraften til det feltet skaper dreiemoment som beveger rotoren.
Retningen til magnetfeltkraften kan beskrives ved å bruke det som kalles høyre håndregel. En person kan peke tommelen, pekefingeren eller førstefingeren, og den andre fingeren i tre forskjellige retninger, ofte kalt x-, y- og z-aksen. Hver finger og tommelen skal være 90 grader mot hverandre, så hvis personen peker pekefingeren opp, peker den andre fingeren til venstre og tommelen peker rett mot personen.
Ved å bruke dette arrangementet av fingrene vil hver finger vise retningene til den elektriske strømmen (pekefingeren), magnetfeltet (den andre fingeren) og den resulterende magnetiske feltkraften (tommelen). Når de fire fingrene på hånden er krøllet mot håndflaten, viser dette retningen til magnetfeltet, mens tommelen fremdeles indikerer styrkenes retning. Å bruke høyre håndregel er en enkel måte for studenter å lære om magnetiske felt å se effekten av strøm og krefter som resulterer.
Magnetiske felt kan være veldig nyttige i laboratoriet for analyse av materialer. Hvis et materiale må identifiseres, eller brytes ned i dets molekylære komponenter, kan prøven ioniseres, noe som endrer materialet til en gass med positive eller negative elektriske ladninger. Denne ioniserte gassen føres deretter gjennom et sterkt magnetfelt, og kommer ut i et oppsamlingsområde.
Massen eller vekten til hver ioniserte partikkel i testprøven reagerer forskjellig på magnetfeltkraften, og partiklene bøyes litt fra en rett retning. En oppsamlingsenhet registrerer hvor hver partikkel slår på detektoren, og dataprogramvare kan identifisere molekylet fra hvordan den samhandler med feltet. En type enheter som bruker denne teknologien, kalles et massespektrometer, og er mye brukt for å hjelpe til med å identifisere ukjente stoffer.
En annen bruk av magnetiske felt for å forårsake endringer i ioniserte materialer er en partikkelakselerator. På slutten av det 20. århundre lå den største partikkelakseleratoren som ble bygd på den tiden, ved grensen til Sveits og Frankrike, med 17 mil (27 kilometer) gasspedaler dypt under jorden i en stor sløyfe. Utstyret utnyttet magnetfeltkraft for raskt å akselerere ladede partikler inn i løkken, der ytterligere felt fortsatte å øke hastigheten, eller akselerere de ladede partiklene.
Da høyhastighetspartiklene sirklet rundt den store samleren, ble de administrert av andre magnetfeltkontroller og sendt til kollisjoner med andre materialer. Dette utstyret ble bygget for å teste kollisjoner med høy energi som ligner de som ble sett i solen eller andre stjerner, og under kjernefysiske reaksjoner. Plasseringen under jorden ble brukt for å forhindre at partikler fra rommet forstyrrer testresultatene, fordi berglagene over gasspedalen absorberte høyhastighetsenergi og ioner.