Un champ de
force magnétique est l'effet d'un champ magnétique qui exerce ou agit sur une
particule chargée, comme une molécule, en passant par ce domaine. Ces forces
existent chaque fois qu'il y a une molécule chargée électriquement près d'un
aimant, ou lorsque l'électricité passe à travers un fil ou d'une bobine. La
force du champ magnétique peut être utilisée pour alimenter des moteurs
électriques, et à analyser les structures chimiques des matériaux en raison de
la façon dont les particules répondent.
Lorsque le
courant électrique est passé à travers un fil métallique, le flux d'électrons
crée un champ magnétique, la création d'une force qui peut agir sur d'autres
matériaux. Un exemple courant d'une force de champ magnétique est un moteur
électrique, qui utilise un rotor en mouvement avec des fils enroulés autour de
lui, entouré par un stator à bobines supplémentaires. Lorsqu'un courant
électrique est appliqué aux bobines de stator, ils créent un champ magnétique,
et la force de ce champ crée un couple qui déplace le rotor.
La direction de
la force du champ magnétique peut être décrite à l'aide de ce qu'on appelle la
règle de la main droite. Une personne peut pointer le pouce, l'index ou le
premier doigt et le second doigt dans trois directions différentes, souvent
appelés l'axe z x, y et. Chaque doigt et le pouce doit être à 90 degrés par
rapport à l'autre, de sorte que si la personne qui pointe l'index vers le haut,
les deuxièmes points de doigt vers la gauche et le pouce directement à la
personne.
Grâce à cette
disposition des doigts, chaque doigt indique les directions de l'écoulement
électrique (l'index), le champ magnétique (deuxième doigt) et la force du champ
magnétique résultant (le pouce). Lorsque les quatre doigts de la main sont
recourbés vers la paume, ce qui montre la direction du champ magnétique avec le
pouce reste indiquant la direction de la force. En utilisant la règle de la
main droite est un moyen facile pour les étudiants d'apprendre sur les champs
magnétiques de voir les effets des forces actuelles et qui en résultent.
Les champs
magnétiques peuvent être très utiles dans le laboratoire pour l'analyse des
matériaux. Si un matériau doit être identifié, ou décomposée en ses composants
moléculaires, l'échantillon peut être ionisé, ce qui modifie la matière dans un
gaz avec des charges électriques positives ou négatives. Ce gaz ionisé est
ensuite passé à travers un champ magnétique puissant, et sort dehors dans une
zone de collecte.
La masse ou le
poids de chaque particule ionisée de l'échantillon d'essai réagit différemment
à la force de champ magnétique, et les particules sont légèrement pliées à
partir d'une direction rectiligne. Un dispositif de collecte enregistre chaque
particule frappe le détecteur, et le logiciel de l'ordinateur permet d'identifier
la molécule de la façon dont il interagit avec le champ. Un type de
périphérique utilisant cette technologie est appelée un spectromètre de masse,
et est largement utilisé pour aider à identifier des substances inconnues.
Une autre
utilisation de champs magnétiques pour provoquer des changements dans les
matières ionisées est une particule accélératrice. À la fin du 20e siècle, le
plus grand accélérateur de particules construit à l'époque était situé à la
frontière de la Suisse et de la France, avec 17 miles (27 kilomètres) de
l'accélérateur sous terre dans une grande boucle. L'équipement a profité de la
force du champ magnétique pour accélérer rapidement des particules chargées
dans la boucle, où les champs supplémentaires ont continué d'accélérer, ou
accélérer des particules chargées.
Comme les
particules à grande vitesse le tour du grand collecteur, ils ont été gérés par
d'autres contrôles de champs magnétiques et envoyés à des collisions avec
d'autres matériaux. Cet équipement a été construit pour tester les collisions à
haute énergie similaires à ceux observés dans le soleil ou d'autres étoiles, et
au cours des réactions nucléaires. L'emplacement souterrain a été utilisé pour
empêcher les particules de l'espace interférer avec les résultats des tests,
parce que les couches de roche au-dessus de l'accélérateur énergie absorbée à
haute vitesse et des ions.