Magneet

De aarde: een gigantische magneet!

Eigenlijk zijn alle materialen om ons heen (licht) magnetisch. Alle materialen hebben namelijk een magnetisch veld. Je hebt verschillende soorten magneten:

• ferromagneten: ijzer, nikkel en kobalt zijn uit zichzelf magnetisch. Ze blijven aan een magneet plakken. En je kunt er zelf een magneetje van maken door met een magneet in dezelfde richting over te strijken.
• parramagneten
• diamagneten

De laatste twee zijn niet van zichzelf magnetisch. Je kunt ze wel magnetisch maken. Dit is ingewikkelder dan bij de ferromagneten en gebeurt alleen in speciale laboratoria. Ze worden alleen magnetisch in een bepaald magneetveld. En dat merk je pas als dat veld heel erg sterk is.

Een magneet heeft altijd twee magnetische polen: een noordpool en een zuidpool.

Wat is een magnetisch veld?

Het magneetveld van afstotende polen.

Rondom een magneet zit een onzichtbaar magnetisch veld. Dit veld heeft een bepaalde kracht die voorwerpen kan aantrekken. Een magneetveld heeft veldlijnen. Dit zijn lijnen die laten zien hoe de kracht van de magneet werkt. Het is mogelijk zelf een magnetisch veld tevoorschijn te toveren. Je hebt er een magneet, een papiertje en ijzervijlsel voor nodig. Ijzervijlsel is heel fijn ijzer dat wordt aangetrokken door een magneet. Wanneer je een magneet onder een papiertje legt en het ijzervijlsel op het papiertje strooit zal je iets heel bijzonders zien! Het magnetisch veld wordt zichtbaar!

Zoals te zien is op het plaatje "Magnetisch veld" gaan de lijnen van noord (N) naar zuid (S). Dicht bij de magneet zie je heel veel lijnen bij elkaar. Hier voel je dus veel kracht van de magneet. Aan de zijkant zie je dat de lijnen verder uit elkaar staan. Hier voel je dus minder kracht van de magneet. 

Het magneetveld van aantrekkende polen.

De aarde: een reusachtige magneet

William Gilbert: ontdekker aardmagnetisme

William Gilbert heeft in de 16e eeuw aardmagnetisme ontdekt. De aarde is eigenlijk een gigantische magneet. Net als een staafmagneet heeft de aarde twee magnetische polen. Toch is er iets geks met de polen. De noordpool van het kompas wijst naar de noordpool van de aarde. Dit noemen we de geografische noordpool. De noordpool van het kompas wordt aangetrokken door de magnetische zuidpool van de aarde. Die zit dus in het noorden! De magnetische noordpool zit dus in de buurt van de geografische zuidpool (Antarctica). De magnetische zuidpool zit dus in de buurt van de geografische noordpool.

Rond de aarde ligt een heel groot magnetisch veld dat tot ver de ruimte in gaat. Het beschermt ons tegen schadelijke stralingen van de zon en het is de basis van de werking van het kompas. Het magneetveld van de aarde is onwijs groot! Het pijltje van het kompas wijst naar het noorden. Dat komt doordat hij wordt aangetrokken door de magnetische zuidpool van de aarde. Het kompas "voelt" het magnetische veld en zal de veldlijn volgen naar het noorden! 

Eenheid

De eenheid voor magnetisme is Tesla (T). Een koelkastmagneet, waarmee je bijvoorbeeld een briefje of tekening op de koelkastdeur plakt, heeft een Tesla van 0,1 T.

Soorten magneten (vormen)

Staafmagneet

Dit zijn een aantal soorten magneten:

• Hoefijzermagneet
• Staafmagneet
• Ronde magneet

Materialen die magneten aantrekken zijn:

• Spijkers
• Muntstukken (€0,10, €0,20 en €0,50 zijn niet magnetisch. Ze zijn gemaakt van ander materiaal).
• Paperclips

Hoe maak je iets van ijzer magnetisch?

Je houdt in de ene hand een magneet en in de andere hand bijvoorbeeld een schroevendraaier. Je strijkt ze tegen elkaar (maar één kant op) en de schroevendraaier wordt magnetisch.

Wil je een spijker magnetisch maken??? Nou, dat gaat dus héél makkelijk. Pak een magneet en een spijker. Pak de magneet en wrijf hem hard over de spijker. Als je dit een tijdje volhoudt, zal de spijker uiteindelijk ook magnetisch worden.

Eigenlijk is het niet zo moeilijk uit te leggen hoe dit komt. In ijzer, nikkel en kobalt zitten eigenlijk hele kleine magneetjes. Deze magneetjes hebben allemaal een noord- en een zuidpool. Al deze kleine magneetjes zitten kriskras door elkaar. Wanneer je met een magneet langs het voorwerp strijkt zorg je er eigenlijk voor dat alle noordpolen dezelfde kant op gaan staan! In het voorwerp ontstaan dan een noord- en zuidpool.

Wat zijn magnetische polen?

Een magneet heeft een noord- en een zuidpool. De magnetische kracht is op deze polen het sterkst. Als je twee magneten hebt en je houdt twee gelijke polen tegen elkaar dan stoten ze elkaar af. Maar als je twee verschillende polen tegen elkaar houdt dan trekken ze elkaar aan.

Het kompas

Eerst had je een vis of schildpad die van magneetsteen werd gemaakt. Bij tochten over land, bijvoorbeeld bij oorlogen, werden deze gebruikt. Als er mist was waardoor de militairen niet wisten waar ze naartoe moesten werd de vis in een bak met water gelegd. De vis wees naar het Noorden. Hierdoor wisten ze welke kant ze op moesten lopen. Later werd er een kompas gemaakt voor overzeese tochten. De naald van het kompas wijst naar het Noorden. Het kompas is belangrijk geweest bij ontdekkingsreizen. De ontdekkingsreizigers gebruikten het kompas om de weg over zee te zoeken.

Hoe je zelf een kompas kunt maken

Wat je nodig hebt

1. Kurk
2. Spijker
3. Emmer water

Wat moet je doen?

Je moet de spijker eerst magnetisch maken. Wrijf met een magneet over de spijker dezelde kant op. In de spijker zit ijzer dat magnetisch kan worden. Door het strijken met de magneet wordt de magnetische richting van alle ijzerdeeltjes dezelfde kant op gelegd. Als de magnetische richting van de meeste deeltjes één kant op is, dan versterken deze deeltjes elkaar en dan is de spijker magnetisch.

Je legt de kurk in de emmer met water, je legt de spijker erop en dan wijst hij naar het noorden.

Klaar is je kompas.

Waar wordt een magneet voor gebruikt?

In allerlei alledaagse voorwerpen zitten magneten, zoals:

• De zwarte strook achter op de pinpas heet de magneetstrip.
• In een deurbel
• Alarminstallatie in de winkel
• MRI-scan
• Geluidsboxen
• Zweeftrein
• Fietsdynamo
• Bij vele spelletjes zoals vissen met een hengeltje, magnetisch dartbord en voor kleinere kinderen een treintje

High Field Magnet Laboratory (HFML)

In Europa zijn 4 laboratoria die onderzoek met grote magnetische velden (sterke aantrekkingskracht) mogen doen. In ons land staat dit laboratorium in Nijmegen. Het HFML doet samen met de Radboud Universiteit Nijmegen onderzoek naar de werking van materialen. Bijvoorbeeld door een sterke magneet bij een stuk ijzer te houden kunnen zij zien hoe dit ijzer op deze sterke magneet reageert. Verandert het materiaal (het stuk ijzer) van vorm? Smelt het?

Deze onderzoeken zijn erg belangrijk voor andere bedrijven. Zij gebruiken deze kennis om nieuwe producten te maken. Denk bijvoorbeeld aan nieuwe tablets, telefoons en verbeterde MRI-scans in ziekenhuizen.

Gewichtloosheid

Zwevende kikker

Alle materie is een beetje magnetisch. Met een gewone magneet merk je dat niet, daarvoor is het magnetisme meestal te zwak. Maar met een sterke magneet kun je waterdruppels, hout en plastic oppakken en laten zweven. In Nijmegen werd dat in 1997 spectaculair aangetoond door een kikker te laten zweven in een magneet.  De beelden gingen de hele wereld over. Die resultaten zijn van groot belang. Met sterke magneetvelden kun je gewichtloosheid op aarde namaken.  Het betekent dat je geen ruimtevaart nodig hebt om proeven te doen met gewichtloosheid.

Supermagneet

In 2014 heeft het HFML van de Radboud Universiteit een nieuwe supermagneet gemaakt. Deze magneet heeft een kracht van 37,5 Tesla. Om een idee te geven hoe sterk dat is, het magneetveld van de aarde is 0,00005 Tesla en een koelkastmagneet ongeveer 0,1 Tesla. Deze supermagneet is een miljoen keer sterker dan de aardmagneet die al sterk genoeg is om kompasnaald te richten.

Om deze supermagneet te laten werken gebruiken ze elektrische stroom. Met deze nieuwe supermagneet kunnen ze 100 keer nauwkeuriger onderzoek doen naar materialen dan de vorige magneet van 33 Tesla. Hoe sterker de magneet, hoe verrassender de resultaten!

Links/Filmpjes

• Schooltv: hoe werken magneten?
• Filmpje over supermagneet in Nijmegen
• Schooltv: Full proof magneten
• Schooltv: Een magneet; ijzer met aantrekkingskracht

Bronnen

• Isgeschiedenis.nl. (z.j.). Ontstaan van het magnetische kompas. Geraadpleegd op 20 oktober 2017, van https://isgeschiedenis.nl/nieuws/ontstaan-van-het-magnetische-kompas
• Kersbergen, C., & Haarhuis, A. (2010). Natuuronderwijs inzichtelijk. Bussum: Coutinho.
• Radboud University. (2017). Magnetenlab vestigt wereldrecord met nieuwe 38 tesla magneet. Geraadpleegd op 18 oktober 2017, van http://www.ru.nl/nieuws-agenda/nieuws/vm/imm/vastestoffysica/2014/38tesla/.
• Schooltv.nl. (2008). Een magneet: ijzer met aantrekkingskracht? Hilversum: NTR.
• Schooltv.nl. (2013). Full proof magneten. Hilversum: NTR.
• Schooltv.nl. (2006). Magneten. Hoe werken ze eigenlijk? Hilversum: NTR.
• tv13.nl. (2014). Sterkste magneet ter wereld in Nijmegen. Huissen: Kanaal 13.