Magneetvelden zichtbaar maken

Principe:

Magneetvelden worden zichtbaar gemaakt m.b.v ijzerpoeder.

Apparatuur:

IJzerpoeder Magneten (zie hiernaast) papier Klein buisje Potje

Werkwijze:

eendimensionaal
Neem een magneet. Leg er een vel papier overheen. Strooi er ijzerpoeder overheen.
driedimensionaal
Neem een magneet en doe hem in een buisje dat goed afsluit. Neem een potje, doe er ijzervijlsel in. Doe het buisje in het potje, sluit deze af en schud goed. Zie de foto's hiernaast.

Resultaten:

eendimensionaal

driedimensionaal

Discussie en conclusies:

Magnetisme vindt, net als elektrische stroom, zijn oorsprong in de verplaatsing van elektrische lading. Een spoel waar stroom doorheen loopt, werkt daardoor ook als een magneet die kracht op een andere magneet uitoefent.

Met het hier uitgevoerde experiment tonen we de aanwezigheid van een magneetveld aan. De ijzerdeeltjes zich naar het magneetveld. Doordat ieder ijzerdeeltje gemagnetiseerd wordt en daardoor zelf een noord- en zuidpool krijgt, 'klonteren' zij samen tot lijnen. Vanuit deze observatie is ook het begrip 'veldlijnen' afgeleid. In werkelijkheid is het magneetveld overal aanwezig (en niet alleen ter plaatse van de lijnen). Ook goed te zien is dat de veldlijnen van zich concentreren op de scherpe kanten

Literatuur:

• Henk Mulder; 'Onzichtbaar magnetisme gefotografeerd; DJO; nr 2  - februari 1979; blz 41-43.

• Ruud Baars; 'Magnetisme in Beeld; De Jonge Onderzoeker; nr 1 - januari 1983; blz 10-11.

• R. Baars; 'Magnetisme op een vel papier'; Mens & Wetenschap; november - december 2002; blz. 462-463.

• H.G. Brussee; Probeer het zelf; Thieme; 1950; blz.; 132-133.

• Judith Hahn; De Jonge Onderzoeker; Het Spectrum; 1980; ISBN 9027492689; blz. 102.

• J. Viorst; Zelf op onderzoek; Roelofs van Goor; 1966; blz. 66.

• Ira M. Freeman, Wesley Morgan; Physics made Simple; W.H.Allen; 1971; ISBN 0491006705; blz 171,172. 

Relevante websites

• Snacks about Magnetism

Achtergrondinformatie:

Magneetvelden worden beschreven middels een tweetal begrippen nl. de 'magnetische veldsterkte' ( H ) en de 'magnetische Inductie' ( B ). De relatie wordt uitgedrukt als:

B = m . H

H is een vectoriële grootheid, omdat men er niet alleen een waarde aan kan toekennen, maar ook een richting, een aangrijpingspunt en een zin. Deze vectoren definiëren de manier waarop het magnetisch veld zijn invloed op de omgeving doet voelen: onder de vorm van een mechanische kracht in de richting en zin van de vector H, die geladen deeltjes of ferro- magnetische materialen van baan doet veranderen of van rust naar beweging brengt. De eenheid van de magnetische veldsterkte is de Ampère per meter (A/m).

Het teken 'm ' staat voor de permeabiliteit (doordringbaarheid) van het materiaal in het veld. M.a.w. dit begrip geeft aan hoe 'magnetiseerbaar' het materiaal is.

Er wordt onderscheid gemaakt in diamagnetische, paramagnetische en ferromagnetische materialen. Deze geleiden het magneetveld respectievelijk slechter, gelijk en beter dan vacuüm. Bij elektromagneten worden alleen materialen toegepast van de ferromagnetische soort.

Kenmerk van ferromagnetische stoffen is dat er hierin al een soort 'voorgemagnetiseerde gebiedjes' aanwezig zijn. De zogenaamde 'Weiss'gebieden'. Wanneer een uitwendig magneetveld optreedt dan groeien eerst de gebieden die al een goede polarisatie hebben. Wordt de sterkte van dit uitwendige veld opgevoerd dan 'klappen volledige gebieden om' en tenslotte heeft al het materiaal de juiste polarisatie.

Wanneer het uitwendige veld zwakker wordt zullen niet alle Weiss-gebiedjes weer "terugklappen". Een aantal zal de polariteit behouden. Hierdoor blijft er in het materiaal een hoeveelheid restmagnetisme achter (remanent magnetisme). Om het remanente magnetisme helemaal weg te nemen, moet een tegengesteld veld van juiste sterkte worden aangelegd. Wordt een sterker tegenveld aangelegd dan zullen de weiss-gebiedjes zich weer allemaal naar dit veld richten. Bij het weghalen van het tegenveld herhaalt de geschiedenis zich. Hierdoor ontstaat de zogenaamde "hystereses lus".

Natuurlijk magnetisme komt voor in magneetsteen, genoemd naar de antieke stad Magnesia in Klein-Azië. Ook de oude Chinezen kenden het verschijnsel en gebruikten het voor het maken van de eerste kompassen. Pas veel later werd ontdekt dat de aarde zelf één grote magneet is en dat elektrische stroom een magnetisch veld veroorzaakt.