Τι είναι μια μαγνητική δύναμη;

Η μαγνητική δύναμη είναι η δύναμη που ασκείται από ένα μαγνητικό πεδίο σε κινούμενα ηλεκτρικά φορτία, ηλεκτρικά ρεύματα ή μαγνητικά υλικά. Είναι μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στη φύση, μαζί με τη βαρυτική δύναμη, την αδύναμη πυρηνική δύναμη και την ισχυρή πυρηνική δύναμη. Η μαγνητική δύναμη προκύπτει από την αλληλεπίδραση μεταξύ μαγνητικών πεδίων και κινούμενων φορτίων ή ρευμάτων.

Τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται με μετακίνηση ηλεκτρικών φορτίων ή μόνιμων μαγνήτη. Όταν ένα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο, όπως ένα ηλεκτρόνιο, βιώνει ένα μαγνητικό πεδίο, αισθάνεται μια δύναμη κάθετη τόσο στην κατεύθυνση της κίνησης όσο και στην κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Αυτή η δύναμη, γνωστή ως μαγνητική δύναμη, προκαλεί την κίνηση του φορτίου σε κυκλική ή σπειροειδή τροχιά.

Η αντοχή και η κατεύθυνση της μαγνητικής δύναμης εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής του μαγνητικού πεδίου, της ταχύτητας του κινούμενου ηλεκτρικού φορτίου και της γωνίας μεταξύ της ταχύτητας του φορτίου και της κατεύθυνσης του μαγνητικού πεδίου.

Μαθηματικά, η μαγνητική δύναμη που βιώνει ένα κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο Q σε ένα μαγνητικό πεδίο Β δίνεται από την εξίσωση:

F =q (v x b)

όπου:

F είναι το διάνυσμα μαγνητικής δύναμης

Το Q είναι το μέγεθος του ηλεκτρικού φορτίου

Το V είναι ο φορέας ταχύτητας της φόρτισης

Το Β είναι το διάνυσμα μαγνητικού πεδίου

Το σταυρό προϊόν (V x B) αντιπροσωπεύει ένα φορέα κάθετο τόσο στην ταχύτητα όσο και στο μαγνητικό πεδίο. Το μέγεθος της μαγνητικής δύναμης δίνεται από:

| F | =QVB sinθ

όπου θ είναι η γωνία μεταξύ της ταχύτητας και του μαγνητικού πεδίου.

Η μαγνητική δύναμη διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο σε διάφορα φαινόμενα και τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της συμπεριφοράς των ηλεκτρικών κινητήρων, των γεννήτρων, των πυξίδων και των τραπεζικών με μαγνητικών εκτοξεύσεων (MAGLEV). Είναι επίσης απαραίτητο για την κατανόηση της συμπεριφοράς των φορτισμένων σωματιδίων σε επιταχυντές σωματιδίων και στη φυσική του πλάσματος.