La forza del campo magnetico è l’effetto che un campo magnetico esercita o agisce su una particella carica, come una molecola, quando passa attraverso quel campo. Queste forze esistono ogni volta che c’è una molecola caricata elettricamente vicino a un magnete, o quando l’elettricità passa attraverso un filo o una bobina. La forza del campo magnetico può essere utilizzata per alimentare i motori elettrici e per analizzare le strutture chimiche dei materiali a causa del modo in cui le particelle rispondono ad essa.
Quando la corrente elettrica viene fatta passare attraverso un filo, il flusso di elettroni crea un campo magnetico, creando una forza che può agire su altri materiali. Un esempio comune di forza del campo magnetico è un motore elettrico, che utilizza un rotore in movimento con fili avvolti attorno ad esso, circondato da uno statore con bobine aggiuntive. Quando viene applicata una corrente elettrica alle bobine dello statore, creano un campo magnetico e la forza di quel campo crea una coppia che muove il rotore.
La direzione della forza del campo magnetico può essere descritta utilizzando la cosiddetta regola della mano destra. Una persona può puntare il pollice, l’indice o l’indice e il secondo dito in tre direzioni diverse, spesso chiamate assi x, y e z. Ogni dito e il pollice dovrebbero essere a 90 gradi l’uno dall’altro, quindi se la persona punta l’indice in alto, il secondo dito punta a sinistra e il pollice punta direttamente verso la persona.
Usando questa disposizione delle dita, ogni dito mostrerà le direzioni del flusso elettrico (l’indice), il campo magnetico (il secondo dito) e la forza del campo magnetico risultante (il pollice). Quando le quattro dita della mano sono piegate verso il palmo, questo mostra la direzione del campo magnetico con il pollice che indica ancora la direzione della forza. L’uso della regola della mano destra è un modo semplice per gli studenti che imparano a conoscere i campi magnetici per vedere gli effetti della corrente e le forze che ne risultano.
I campi magnetici possono essere molto utili in laboratorio per l’analisi dei materiali. Se un materiale deve essere identificato o scomposto nei suoi componenti molecolari, il campione può essere ionizzato, trasformando il materiale in un gas con cariche elettriche positive o negative. Questo gas ionizzato viene quindi fatto passare attraverso un forte campo magnetico ed esce in un’area di raccolta.
La massa o il peso di ciascuna particella ionizzata del campione di prova risponde in modo diverso alla forza del campo magnetico e le particelle sono leggermente piegate da una direzione diritta. Un dispositivo di raccolta registra il punto in cui ogni particella colpisce il rilevatore e un software per computer può identificare la molecola da come interagisce con il campo. Un tipo di dispositivo che utilizza questa tecnologia è chiamato spettrometro di massa ed è ampiamente utilizzato per aiutare a identificare sostanze sconosciute.
Un altro uso dei campi magnetici per causare cambiamenti nei materiali ionizzati è un acceleratore di particelle. Alla fine del 20 ° secolo, il più grande acceleratore di particelle costruito in quel momento si trovava al confine tra Svizzera e Francia, con 17 miglia (27 chilometri) di acceleratore in profondità nel sottosuolo in un ampio circuito. L’apparecchiatura ha sfruttato la forza del campo magnetico per accelerare rapidamente le particelle cariche nel circuito, dove i campi aggiuntivi hanno continuato ad accelerare o ad accelerare le particelle cariche.
Mentre le particelle ad alta velocità circondavano il grande collettore, venivano gestite da altri controlli del campo magnetico e inviate a collisioni con altri materiali. Questa apparecchiatura è stata costruita per testare collisioni ad alta energia simili a quelle osservate nel sole o in altre stelle e durante le reazioni nucleari. La posizione sotterranea è stata utilizzata per impedire alle particelle provenienti dallo spazio di interferire con i risultati del test, poiché gli strati di roccia sopra l’acceleratore hanno assorbito energia e ioni ad alta velocità.