La fuerza del campo magnético es el efecto que un campo magnético ejerce o actúa sobre una partícula cargada, como una molécula, cuando atraviesa 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 una bobina. La fuerza del campo magnético se puede utilizar para impulsar motores eléctricos y para analizar las estructuras químicas de los materiales debido a la forma en que las partículas responden a ella.
Cuando la corriente eléctrica 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 del campo magnético se puede describir usando lo que se llama la regla de la mano derecha. Una persona puede señalar con el pulgar, el índice o el índice, y el segundo dedo en tres direcciones diferentes, a menudo denominadas ejes x, y y z. Cada dedo y el pulgar deben estar a 90 grados entre sí, por lo que si la persona apunta con el dedo índice hacia arriba, el segundo dedo apunta a 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 del campo magnético resultante (el pulgar). Cuando los cuatro dedos de la mano están curvados hacia la palma, esto muestra la dirección del campo magnético con el pulgar aún indicando la dirección de la fuerza. Usar la regla de la mano derecha es una manera fácil para que los estudiantes que están aprendiendo sobre campos magnéticos vean los efectos de la corriente y las fuerzas resultantes.
Los campos magnéticos pueden ser de gran utilidad en el laboratorio para el análisis de materiales. Si un material necesita ser identificado o descompuesto en sus componentes moleculares, la muestra puede ionizarse, lo que convierte el material en un gas con cargas eléctricas positivas o negativas. Este gas ionizado luego 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 registra dónde choca cada partícula con el detector, y el software de computadora puede identificar la molécula por cómo interactúa con el campo. Un tipo de dispositivo que utiliza esta tecnología se llama espectrómetro de masas y se usa ampliamente para ayudar a identificar sustancias desconocidas.
Otro uso de los campos magnéticos para provocar cambios en los materiales ionizados es un acelerador de partículas. A fines del siglo XX, el acelerador de partículas más grande construido en ese momento estaba ubicado en la frontera de Suiza y Francia, con 20 millas (17 kilómetros) de acelerador bajo tierra en un gran circuito. El equipo aprovechó la fuerza del campo magnético para acelerar rápidamente las partículas cargadas en el bucle, donde los campos adicionales continuaron acelerando o acelerando las partículas cargadas.
Cuando las partículas de alta velocidad rodearon el gran colector, fueron controladas por otros controles de campo magnético y enviadas a colisiones con otros materiales. Este equipo fue construido para probar colisiones de alta energía similares a las observadas en el sol u otras estrellas, y durante reacciones nucleares. La ubicación bajo tierra se utilizó para evitar que las partículas del espacio interfirieran con los resultados de la prueba, porque las capas de roca sobre el acelerador absorbieron iones y energía de alta velocidad.