Wat is een magnetisch veld?

Wanneer een magneet een spijker aantrekt of twee magneten elkaar afstoten, lijkt het alsof er een onzichtbare kracht aan het werk is. In werkelijkheid is dat ook zo. Rond iedere magneet bevindt zich een gebied waarin magnetische krachten werkzaam zijn. Dit gebied wordt een magnetisch veld genoemd.

Hoewel een magnetisch veld niet zichtbaar is voor het menselijk oog, vormt het de basis van vrijwel alle magnetische verschijnselen. Zonder magnetische velden zouden magneten niet kunnen functioneren en zouden veel moderne technologieën, van elektromotoren tot MRI-scanners, onmogelijk zijn.

Een onzichtbare kracht rondom een magneet

Iedere magneet produceert een magnetisch veld dat zich uitstrekt in de ruimte rondom de magneet. Dit veld ontstaat door de bijzondere eigenschappen van het materiaal waaruit de magneet bestaat.

Wanneer een ander magnetisch materiaal, zoals ijzer, zich binnen dit veld bevindt, kan een aantrekkende of afstotende kracht ontstaan. Hoe sterker het magnetische veld op een bepaalde locatie is, hoe groter deze kracht doorgaans zal zijn.

Een magnetisch veld heeft geen duidelijke grens. Naarmate de afstand tot de magneet groter wordt, neemt de sterkte van het veld geleidelijk af.

Hoe kunnen we een magnetisch veld zichtbaar maken?

Hoewel een magnetisch veld zelf onzichtbaar is, kunnen we de invloed ervan zichtbaar maken.

Een klassieke proef bestaat uit het strooien van ijzervijlsel rondom een magneet. De kleine ijzerdeeltjes richten zich automatisch volgens het magnetische veld en vormen karakteristieke patronen.

Deze patronen worden vaak weergegeven als magnetische veldlijnen.

De veldlijnen laten zien hoe het magnetische veld zich rondom de magneet verspreidt. Aan de uiteinden van de magneet liggen de lijnen dicht bij elkaar, wat aangeeft dat het veld daar het sterkst is.

Magnetische veldlijnen

Veldlijnen zijn een hulpmiddel om een magnetisch veld te visualiseren.

Volgens de conventie verlaten de veldlijnen de noordpool van een magneet en keren zij terug via de zuidpool. Hierdoor ontstaan gesloten lussen rondom de magneet.

Het is belangrijk te begrijpen dat deze lijnen niet werkelijk bestaan. Zij vormen een grafische voorstelling van een natuurkundig verschijnsel dat zich driedimensionaal rondom de magneet uitstrekt.

Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar liggen, hoe sterker het magnetische veld.

Waarom heeft een magneet twee polen?

Iedere permanente magneet bezit een noordpool en een zuidpool.

Deze polen vormen de gebieden waar het magnetische veld het sterkst is. Wanneer twee magneten dicht bij elkaar worden gebracht, zullen hun magnetische velden elkaar beïnvloeden.

Tegengestelde polen trekken elkaar aan, terwijl gelijke polen elkaar afstoten.

Dit gedrag ontstaat door de manier waarop de magnetische veldlijnen zich tussen beide magneten organiseren.

Het aardmagnetisch veld

Niet alleen magneten produceren een magnetisch veld. Ook de aarde zelf beschikt over een omvangrijk magnetisch veld.

Dit veld ontstaat diep in de aardkern, waar grote hoeveelheden vloeibaar ijzer voortdurend in beweging zijn. Door deze bewegingen ontstaan elektrische stromen die op hun beurt een magnetisch veld opwekken.

Het aardmagnetisch veld beschermt de planeet tegen een deel van de geladen deeltjes die vanuit de zon worden uitgezonden.

Daarnaast maakt dit veld het mogelijk dat een kompas altijd ongeveer naar het noorden wijst.

Hoe sterk is een magnetisch veld?

De sterkte van een magnetisch veld kan worden gemeten.

Hiervoor worden meestal de eenheden Tesla (T) en Gauss (G) gebruikt.

De Tesla is de officiële internationale eenheid voor magnetische veldsterkte.

Een Tesla komt overeen met:

1 Tesla = 10.000 Gauss

Ter vergelijking:

Het aardmagnetisch veld bedraagt ongeveer 0,25 tot 0,65 Gauss.

Een sterke neodymiummagneet kan aan het oppervlak veldsterktes produceren van duizenden Gauss.

Waarom neemt een magnetisch veld af met afstand?

Een belangrijke eigenschap van magnetische velden is dat hun sterkte afneemt naarmate de afstand groter wordt.

Wanneer een magneet direct contact maakt met een stalen oppervlak is het effect maximaal. Zodra enkele millimeters afstand ontstaan, neemt de aantrekkingskracht al merkbaar af.

Bij grotere afstanden wordt het magnetische veld steeds zwakker.

Dit verklaart waarom een magneet soms zeer krachtig lijkt wanneer hij direct contact maakt, maar nauwelijks effect heeft op objecten die zich verder weg bevinden.

Magnetische velden in technologie

Magnetische velden spelen een belangrijke rol in moderne techniek en industrie.

Ze worden onder andere toegepast in:

• elektromotoren
• generatoren
• transformatoren
• luidsprekers
• sensoren
• medische MRI-scanners
• windturbines
• elektrische voertuigen

In veel van deze toepassingen wordt energie omgezet in beweging of juist beweging omgezet in energie door gebruik te maken van magnetische velden.

Conclusie

Een magnetisch veld is het onzichtbare gebied rondom een magneet waarin magnetische krachten werkzaam zijn. Dit veld bepaalt hoe magneten met elkaar en met andere materialen reageren. Hoewel magnetische velden niet zichtbaar zijn, vormen zij de basis van talloze natuurkundige verschijnselen en moderne technologieën.

Van een eenvoudige koelkastmagneet tot een krachtige elektromotor: overal speelt het magnetische veld een centrale rol.