Kas yra magnetinio lauko jėga?

Magnetinio lauko jėga yra poveikis, kurį magnetinis laukas daro arba veikia įkrautą dalelę, pavyzdžiui, molekulę, praeinant per tą lauką. Šios jėgos egzistuoja bet kuriuo metu, kai šalia magneto yra elektriškai įkrauta molekulė arba kai elektra praeina per laidą ar ritę. Magnetinio lauko jėga gali būti naudojama elektros varikliams maitinti ir medžiagų cheminėms struktūroms analizuoti, nes dalelės į ją reaguoja.

Kai elektros srovė teka per laidą, elektronų srautas sukuria magnetinį lauką, sukurdamas jėgą, galinčią veikti kitas medžiagas. Dažnas magnetinio lauko jėgos pavyzdys yra elektros variklis, kuriame naudojamas judantis rotorius su aplink jį susuktais laidais, apsuptas statoriaus su papildomomis ritėmis. Kai į statoriaus rites patenka elektros srovė, jos sukuria magnetinį lauką, o to lauko jėga sukuria sukimo momentą, kuris judina rotorių.

Magnetinio lauko jėgos kryptį galima apibūdinti naudojant vadinamąją dešinės rankos taisyklę. Asmuo gali nukreipti nykštį, rodomąjį arba pirmąjį pirštą, o antrąjį pirštą – trimis skirtingomis kryptimis, dažnai vadinamomis x, y ir z ašimis. Kiekvienas pirštas ir nykštys turi būti 90 laipsnių kampu vienas kito atžvilgiu, taigi, jei asmuo rodo rodomąjį pirštą į viršų, antrasis pirštas nukreiptas į kairę, o nykštis nukreiptas tiesiai į žmogų.

Naudojant šį pirštų išdėstymą, kiekvienas pirštas parodys elektros srauto kryptis (rodyklės pirštas), magnetinį lauką (antrasis pirštas) ir susidariusią magnetinio lauko jėgą (nykštį). Kai keturi rankos pirštai yra sulenkti link delno, tai rodo magnetinio lauko kryptį, o nykštis vis dar rodo jėgos kryptį. Dešiniosios rankos taisykle naudojimas yra paprastas būdas mokiniams, besimokantiems apie magnetinius laukus, pamatyti srovės ir atsirandančių jėgų poveikį.

Magnetiniai laukai gali būti labai naudingi laboratorijoje medžiagų analizei. Jei reikia identifikuoti medžiagą arba suskaidyti į jos molekulinius komponentus, mėginys gali būti jonizuojamas, o tai paverčia medžiagą dujomis, turinčiomis teigiamą arba neigiamą elektros krūvį. Tada šios jonizuotos dujos praleidžiamos per stiprų magnetinį lauką ir išeina į surinkimo zoną.

Kiekvienos bandinio jonizuotos dalelės masė arba svoris skirtingai reaguoja į magnetinio lauko jėgą, o dalelės yra šiek tiek sulenktos iš tiesios krypties. Surinkimo įrenginys registruoja, kur kiekviena dalelė atsitrenkia į detektorių, o kompiuterio programinė įranga gali identifikuoti molekulę pagal tai, kaip ji sąveikauja su lauku. Vieno tipo prietaisai, naudojantys šią technologiją, vadinami masės spektrometru ir yra plačiai naudojami padedant identifikuoti nežinomas medžiagas.

Kitas magnetinių laukų panaudojimas jonizuotų medžiagų pokyčiams sukelti yra dalelių greitintuvas. XX amžiaus pabaigoje didžiausias tuo metu pastatytas dalelių greitintuvas buvo Šveicarijos ir Prancūzijos pasienyje su 20 mylių (17 kilometrų) greitintuvo giliai po žeme didelėje kilpoje. Įranga pasinaudojo magnetinio lauko jėga, kad įkrautas daleles greitai paspartintų į kilpą, kur papildomi laukai ir toliau spartėjo arba pagreitino įkrautas daleles.

Kai didelės spartos dalelės skriejo aplink didelį kolektorių, jos buvo valdomos kitais magnetinio lauko valdikliais ir siunčiamos į susidūrimus su kitomis medžiagomis. Ši įranga buvo sukurta siekiant išbandyti didelės energijos susidūrimus, panašius į tuos, kurie matomi saulėje ar kitose žvaigždėse ir branduolinių reakcijų metu. Vieta po žeme buvo naudojama siekiant, kad dalelės iš kosmoso netrukdytų bandymo rezultatams, nes virš greitintuvo esantys uolienų sluoksniai sugėrė didelės spartos energiją ir jonus.