Magnetisme Magnetisch veld Magnetische veldlijnen en geleiders

Magnetisme
Magnetisch veld
Het magnetische veld van een staafmagneet.
Je hebt wellicht welleens een magneet bij een andere magneet gehouden. Als je dat doet, zal er een
wisselwerking optreden.
Als je een paar naaldmagneten rond een staafmagneet neerzet, zullen de naaldmagneten elk een
andere stand aannemen. De richting van de naaldmagneten, heeft te maken met de polen van de
staafmagneet. De noordpool van de staafmagneten richten naar de zuidpool. Maar wat gebeurt er als
je de staafmagneet weghaalt?
Elke magneet heeft een noordpool (meestal rood of zwart) en een zuidpool (meestal wit, groen of
blauw). Ook elektromagneten hebben dat. Aan welk uiteinde de noordpool is, hangt af van de
stroomrichting. Als je de stroomrichting omdraait, worden de polen verwisseld.
Magnetische veldlijnen en geleiders
Naaldmagneten reageren dus op polen van andere magneten. De noordpool van de naaldmagneet
wijst naar de zuidpool van de staafmagneet.
Met naaldmagneten wordt onderzocht hoe het magnetisch veld eruit ziet rond een draad waar
elektriciteit door loopt. De staafmagneetjes beginnen fanatiek te bewegen.
Als je in plaats van staafmagneten ijzervijlsel gebruikt, zul je zien dat het magnetisch veld de vorm
heeft van cirkels. Het vijlsel gaat in een spiraal om de draad liggen.
Het kompas
Met een kompas kun je de richting van het magneetveld bepalen. Omdat onze aarde een
magneetveld heeft, kan met een kompas de richting van de noordpool van dit veld op worden gezocht.
Een kompas bestaat uit een magnetische naald die met zijn magnetische noordpool naar de
magnetische zuidpool van onze aardbol wijst. Noord en zuid trekken elkaar namelijk aan. De
magnetische zuidpool van de aarde noemen we de noordpool, omdat de magnetische noordpool van
kompassen naar het noorden wijst. De magnetische noordpool van de aarde noemen we het zuiden.
Elke magneet heeft een noordpool en een zuidpool. Ook elektromagneten hebben dat. Aan welk
uiteinde de noordpool is, hangt af van de stroomrichting. Als je de stroomrichting omdraait, worden de
polen verwisseld.
Permanente magneten
Een permanente magneet is een magneet die zijn magnetisme blijft behouden. In een permanente
magneet zijn de ijzeratomen één kant uit gericht. Een voorbeeld van een permanente magneet is een
kompasnaald.
Elektromagneten en hun functies
Magneten worden voor nog veel meer dingen gebruikt. Meestal in de vorm van elektromagneten.
Neem maar eens een voorbeeld aan...
De deurbel
Tekening van een opengewerkte deurbel
Een deurbel heeft een drukschakelaar. Je drukt op het knopje en de bel begint te rinkelen. Als je de
knop loslaat, veert hij meteen terug. De stroomkring is weer open en er is geen gerinkel meer te
horen.
Misschien klinkt het een beetje gek, maar in een deurbel wordt een magneet gebruikt. Om precies te
zijn, een elektromagneet. Maar hoe werkt zo'n deurbel?
1. Je drukt op de knop. Dan gaat er een schakelaartje om en op deze manier wordt de stroom
ingeschakeld.
2. De elektromagneten trekken de stalen bladveer aan. Hierdoor slaat er een soort hamertje
tegen de bel. Dat noem je een klepel.
3. Op dat moment ontstaat er een opening bij een contact punt, waardoor de stroomkring
meteen weer wordt verbroken.
4. De elektromagneten verliezen hun magnetische kracht en de bladveer veert weer terug.
5. Als de veer het contactpunt weer raakt, wordt de stroomkring weer hersteld. Alles begint weer
opnieuw, totdat de drukschakelaar wordt losgelaten. Dit proces gebeurt héél snel.
De inductiekookplaat
Je weet vast wel dat je kunt koken op gas en elektriciteit. Maar tegenwoordig wordt magnetisme ook
gebruikt om mee te koken! Het klinkt misschien een beetje raar, maar het is wel zo. Zulke kookplaten
noem je inductiekookplaten.
Er wordt uitgebreid onderzoek naar zulke kookplaten gedaan. Inductiekoken is koken met magneten.
Als je zo'n kookplaatje openmaakt, kun je het belangrijkste onderdeel zien zitten van zo'n kookplaat:
de spoel. Zoals je in het proefje van net hebt ontdekt, kun je met een spoel en elektriciteit een
magnetisch veld opwekken. Dat gebeurt in de spoel, maar je merkt het niet. De stroomrichting
verandert heel snel. De noord- en zuidpool wisselen zo snel, dat zelfs ijzer niet aan de spoel vast blijft
plakken. De hoeveelheid elektriciteit en de snelheid van het wisselen worden bepaald door een soort
computertje onder de kookplaat. Dat is het brein van het inductiekoken.
Als je dan het kookplaatje aanzet en je zet een pan erop, vangt de pan de energie van het
magneetveld op en zet het om in warmte.
De fietsdynamo
Jawel, ook in een fietsdynamo worden magneten gebruikt. Maak jouw dynamo maar open! Dan vind je
een ronde magneet met een noordpool en een zuidpool van ijzer waar koperdraad omheen is
gewikkeld.
Maar hoe werkt dat ding? Als je trapt, begint er een wieltje te draaien die een magneet laat draaien.
Als die magneet draait, verandert de magnetisering van het ijzer voortdurend. Daardoor verandert het
magneetveld door de spoel ook telkens van grootte en richting. Op deze manier wordt een
wisselspanning opgewekt tussen de uiteinden van de spoel.
Er zijn ook dynamo's waarin de spoel ronddraait, terwijl de magneet stilstaat. Ook in dat geval
verandert het magneetveld in de spoel steeds van grootte en richting.
Een dynamo levert een spanning die steeds verandert. Zo'n spanning heet een wisselspanning. Een
accu levert een constante spanning. Zo'n spanning noem je een gelijkspanning. In het hoofdstuk over
elektriciteit leer je meer over spanning.
De transformator
Een transformator bestaat uit twee spoelen, een primaire en een secundaire. Ze zijn bevestigd om een
ijzeren juk.
1. Als de primaire spoel wordt aangesloten op een wisselspanning, loopt er een wisselstroom
doorheen. Daardoor wordt de primaire spoel een elektromagneet. Doordat de stroom steeds
van grootte en richting verandert, doet het opgewekte magneetveld dit ook.
2. Het ijzeren juk wordt op deze manier gemagnetiseerd. De magnetisering verandert mee met
het magneetveld en de primaire spoel.
3. Het gevolg is dat er ook in de secundaire spoel een veranderend magneetveld ontstaat. Dit
magneetveld wekt een wisselspanning op tussen de uiteinden van de secundaire spoel.
Met een transformator kun je een spanning omhoog of omlaag transformeren. Of de spanning hoger
of lager wordt, hangt af van het aantal windingen van de beide spoelen. Als de secundaire spoel meer
windingen heeft dan de primaire spoel, wordt de spanning omhoog getransformeerd. Als de
secundaire spoel minder windingen heeft dan de primaire spoel, wordt die spanning juist omlaag
getransformeerd.
Geluid
Luidspreker
Geluid komt naar ons toe als een golf van steeds veranderende luchtdruk die zich verplaatst door
luchtdeeltjes in beweging te brengen. Het trommelvlies vangt de trillingen op en gaat meevibreren. De
hersenen 'vertalen' de trillingen zodat we geluid kunnen waarnemen.
Het 'trommelvlies' van de luidspreker bestaat uit een membraan dat trillingen doorgeeft aan de lucht.
De kern van de speaker heeft een elektromagneet: een stroomdraad, gewonden om een stuk
magnetisch metaal, zoals ijzer. Hoewel het metaal normaal gesproken niet magnetisch is, ontstaat er
toch een magnetisch veld als er door de draad een elektrische stroom loopt. De versterker laat de
elektrische stroom vele malen per seconde van richting wisselen, afhankelijk van het aangeboden
signaal. De elektromagneet reageert daarop door zuid- en noordpool continu om te draaien.In de
buurt van de elektromagneet bevindt zich een permanente magneet. In hetzelfde ritme als de
wisseling van beide polen wordt deze aangetrokken of afgestoten. De permanente magneet is
verbonden met het membraan en laat het trillen.
Microfoon
Doordat er geluid tegen een trilplaatje aankomt, gaat het plaatje meetrillen met het geluid. Aan het
trilplaatje zit een klein spoeltje vast. Die gaat dan ook trillen en trilt vlakbij een magneet. Dan ontstaat
er stroom in de spoel. Deze stroom wisselt op de maat van de muziek. De wisselende stroom uit een
microfoon kan naar een versterker worden gevoerd. Deze versterkt de wisselende stroom zodat die
weer naar een luidspreker kan.
Cassettebandje
Opnemen
Als je een opname maakt met een cassetterecorder, dan loopt de band langs de opnamekop. De
opnamekop legt de nieuwe opname vast op de band. In de opnamekop zit een spoel, die gemaakt is
van dun (geïsoleerd) koperdraad. Als er stroom door de spoel loopt, wordt de spoel een
elektromagneet. De spanning die de microfoon of de tuner levert, verandert steeds. Daardoor
verandert de stroom door de opnamespoel ook steeds. De spoel wordt een elektromagneet waarvan
de sterkte steeds verander. Op een cassetteband is een laagje materiaal aangebracht dat magnetisch
kan worden gemaakt. Dit materiaal wordt sterk magnetisch als er veel stroom door de spoel loopt en
zwak magnetisch al er weinig stroom door de spoel loopt. Op deze manier ontstaat er op de band een
serie gebiedjes die afwisselend sterker en zwakker gemagnetiseerd zijn. Voordat de band de
opnamekop passeert, komt hij voorbij de wiskop van de recorder. De wiskop wist de vorige opname
van de band. Dat gebeurt door middel van een wisselspanning met een hoge frequentie over de
spoel in de wiskop.
Afspelen
Bij het afspelen beweegt de band langs de weergavekop van de recorder. Deze kop zet de
magnetisering van de band om in een zwak, elektrisch signaal. In de praktijk wordt voor het opnemen
en het afspelen dezelfde kop gebruikt. Het is een gecombineerde opname-weergavekop. Het
elektrische signaal van de weergavekop is heel zwak. Daarom wordt dit signaal eerst versterkt, voor
het naar de luidsprekers wordt geleid. Het versterkte signaal wordt door de luidsprekers weer omgezet
in geluid.