Die magnetische Feldkraft ist die Wirkung, die ein magnetisches Feld auf ein geladenes Teilchen, wie beispielsweise ein Molekül, ausübt oder auf dieses einwirkt, wenn es dieses Feld durchquert. Diese Kräfte treten immer dann auf, wenn sich ein elektrisch geladenes Molekül in der Nähe eines Magneten befindet oder wenn Elektrizität durch einen Draht oder eine Spule fließt. Die magnetische Feldkraft kann verwendet werden, um Elektromotoren anzutreiben und chemische Strukturen von Materialien aufgrund der Art und Weise, wie Partikel darauf reagieren, zu analysieren.
Wenn elektrischer Strom durch einen Draht geleitet wird, erzeugt der Elektronenfluss ein Magnetfeld, das eine Kraft erzeugt, die auf andere Materialien wirken kann. Ein gängiges Beispiel für die Magnetfeldstärke ist ein Elektromotor, der einen sich bewegenden Rotor mit umwickelten Drähten verwendet, der von einem Stator mit zusätzlichen Spulen umgeben ist. Wenn ein elektrischer Strom an die Statorspulen angelegt wird, erzeugen sie ein magnetisches Feld, und die Kraft dieses Feldes erzeugt ein Drehmoment, das den Rotor bewegt.
Die Richtung der magnetischen Feldkraft kann mit der sogenannten Rechte-Hand-Regel beschrieben werden. Eine Person kann ihren Daumen, Zeige- oder ersten Finger und den zweiten Finger in drei verschiedene Richtungen zeigen, die oft als x-, y- und z-Achse bezeichnet werden. Jeder Finger und der Daumen sollten im 90-Grad-Winkel zueinander stehen. Wenn also die Person mit dem Zeigefinger nach oben zeigt, zeigt der zweite Finger nach links und der Daumen zeigt direkt auf die Person.
Bei dieser Anordnung der Finger zeigt jeder Finger die Richtungen des elektrischen Flusses (der Zeigefinger), das Magnetfeld (der zweite Finger) und die resultierende magnetische Feldkraft (der Daumen). Wenn die vier Finger der Hand zur Handfläche gebogen sind, zeigt dies die Richtung des Magnetfelds an, während der Daumen immer noch die Richtung der Kraft anzeigt. Die Verwendung der Rechte-Hand-Regel ist eine einfache Möglichkeit für Schüler, Magnetfelder zu lernen, um die Auswirkungen von Strömen und Kräften zu sehen, die sich daraus ergeben.
Magnetfelder können im Labor zur Materialanalyse sehr nützlich sein. Soll ein Material identifiziert oder in seine molekularen Bestandteile zerlegt werden, kann die Probe ionisiert werden, wodurch das Material in ein Gas mit positiver oder negativer elektrischer Ladung umgewandelt wird. Dieses ionisierte Gas wird dann durch ein starkes Magnetfeld geleitet und tritt in einen Sammelbereich aus.
Die Masse bzw. das Gewicht jedes ionisierten Partikels der Testprobe reagiert unterschiedlich auf die Magnetfeldkraft und die Partikel werden leicht aus einer geraden Richtung gebogen. Ein Sammelgerät registriert, wo jedes Partikel auf den Detektor trifft, und Computersoftware kann das Molekül anhand seiner Wechselwirkung mit dem Feld identifizieren. Ein Gerätetyp, der diese Technologie verwendet, wird Massenspektrometer genannt und wird häufig verwendet, um bei der Identifizierung unbekannter Substanzen zu helfen.
Eine andere Verwendung von Magnetfeldern, um Veränderungen in ionisierten Materialien zu bewirken, ist ein Teilchenbeschleuniger. Im späten 20. Jahrhundert befand sich der größte damals gebaute Teilchenbeschleuniger an der Grenze zwischen der Schweiz und Frankreich, mit 17 Kilometern Beschleuniger tief unter der Erde in einer großen Schleife. Die Ausrüstung nutzte die magnetische Feldstärke, um geladene Teilchen schnell in die Schleife zu beschleunigen, wo zusätzliche Felder weiter beschleunigt wurden oder die geladenen Teilchen beschleunigten.
Als die Hochgeschwindigkeitsteilchen den großen Kollektor umkreisten, wurden sie von anderen Magnetfeldsteuerungen verwaltet und zu Kollisionen mit anderen Materialien geschickt. Diese Ausrüstung wurde gebaut, um hochenergetische Kollisionen zu testen, die denen ähnlich sind, die in der Sonne oder anderen Sternen zu sehen sind, und während Kernreaktionen. Der Standort unter der Erde wurde genutzt, um zu verhindern, dass Partikel aus dem Weltraum die Testergebnisse störten, da die Gesteinsschichten über dem Beschleuniger Hochgeschwindigkeitsenergie und Ionen absorbierten.