Les forces magnétiques agissent sur des objets magnétiques ou des particules chargées se déplaçant à travers un champ magnétique. Ils sont affectés par la force du champ magnétique, la charge totale d’une particule, sa vitesse et sa direction. Les aimants permanents ont leurs structures moléculaires alignées pendant la formation afin qu’ils attirent certains types de métaux. Les forces magnétiques sont exploitées lorsque l’électricité est convertie en rotation mécanique, et vice versa.
Le moyen par lequel ces forces sont transmises est le champ magnétique. Un champ magnétique est créé avec un aimant permanent ou un courant électrique. Étant donné qu’un courant électrique est un flux de porteurs de charge en mouvement, tels que des électrons, il peut être analysé en ne considérant qu’une seule particule. Ainsi, un seul électron se déplaçant dans l’espace créera un champ magnétique.
Une application courante des forces magnétiques est l’aimant du réfrigérateur, qui est un aimant permanent. Les aimants permanents sont soumis à un fort champ magnétique lors de leur fabrication. Dans ce processus, leurs structures cristallines internes sont alignées de telle sorte qu’elles restent magnétisées. Un aimant permanent attirera les matériaux ferromagnétiques tels que le fer. Le ferromagnétisme n’est qu’une source de forces magnétiques, mais c’est celle qui est communément associée au magnétisme dans les situations quotidiennes.
Les aimants permanents exercent également des forces magnétiques sur d’autres aimants. C’est à ce moment que les pôles des aimants deviennent importants. Contrairement aux lignes de champ électrique, les lignes de champ magnétique tournent toujours autour et forment une boucle fermée. En d’autres termes, les aimants ont toujours deux pôles distincts, appelés conventionnellement pôle nord et pôle sud. Les mêmes pôles de deux aimants différents se repousseront, tandis que les pôles opposés s’attireront.
Une autre situation où des forces magnétiques apparaîtront implique deux courants électriques voisins se déplaçant à angle droit l’un par rapport à l’autre. Ces courants produiront leurs propres champs magnétiques, mais ils seront dans des orientations différentes, conduisant à des forces entre les deux courants. Plus il y a de courant, plus les forces seront fortes.
L’interaction entre des aimants et un courant électrique est la base à la fois du générateur électrique et du moteur électrique. Pour un générateur, le mouvement mécanique produit par une centrale électrique ou un moteur fait tourner un composant avec des aimants dessus. Le champ magnétique changeant induira un courant électrique dans l’autre partie du générateur. Lorsque l’appareil est utilisé comme moteur, c’est le courant électrique qui est fourni. Les mêmes forces magnétiques produiront un couple mécanique pour faire tourner l’autre côté du moteur.