Magnetisme   < in bewerking >                                                                                            <laatst bijgewerkt:  2014-12-15>
In het kort:  
Magnetisme speelt in de audio- en elektronica techniek een rol bij o.m. spoelen, transformatoren luidsprekers en elektromotoren.
Verder is magnetisme onverbrekelijk verbonden met alles wat met elektriciteit, radiogolven, licht etc. te maken heeft.

Verwante onderwerpen:  
elektronen,  bouw van de materie, eenheden en grootheden,  transformatoren, zelfinducties

Wat is magnetisme?
Magnetisme ontstaat als er een elektrische stroom loopt, in essentie dus als er elektronen bewegen. Dat laatste is het geval bij atomen, waar de elektronen rond de kern cirkelen. Bij veel atomen heffen de magneetveldjes van die elektronen elkaar op, maar bij sommige atomen, waaronder die van ijzer, versterken ze elkaar waardoor het atoom magnetisch is. (zie noot1) In een simpele klomp ijzer zijn die atomen echter willekeurig gericht en heffen die veldjes (noot2) elkaar op. Door het aanleggen van een extern magneetveld kunnen ze echter gericht worden, en bij sommige materialen blijft die gerichtheid bestaan, ook als het externe veld weggenomen wordt. We noemen dat remanent magnetisme. Bij sommige materialen kan dat remanente veld erg sterk zijn en dan spreken we over permanente magneten.  
Permanente magneten kom je o.m. tegen in luidsprekers, in de harddisk van je computer en vaak op de deur van de koelkast om je geheugensteuntjes vast te plakken.

Elektromagneten bestaan in principe uit een al-of-niet gebogen ijzeren staaf met daaromheen een aantal windingen van een geisoleerde elektrische draad, meestal koperdraad. Als er een stroom door de draad gestuurd worden de ijzeratomen gericht en ontstaat er een magneetveld waarmee ijzeren dingen aangetrokken kunnen worden. Als de stroom uitgeschakeld wordt verdwijnt het magneetveld weer zo goed als.
In en om huis kom je ze o.m. tegen bij de elektrische bel en de elektrisch bediende kraantjes in de wasmachine.

Het magneetveld.
Een enkelvoudige magneet heeft altijd twee polen, twee uiteinden, een Noordpool en een Zuidpool. Als je zo'n magneet aan een soepel touwtje ophangt zal de noordpool zich naar het aardse noorden richten en vanzelfsprekend, de zuidpool naar het zuiden. De reden is dat de aarde zelf een magneetveld heeft, met de zuidpool in het noorden van Canada en de noordpool in Antarctica. (Die verwarring is historisch gegroeid en we laten het maar zo)
Er geldt de regel: gelijke polen stoten elkaar af, ongelijke trekken elkaar aan.

Bij het magneetveld spreken we veelal over "krachtlijnen", dat zijn denkbeeldige lijnen die aangeven hoe het veld van de magneet van de ene pool naar de andere loopt. Je kunt een kompas bij een magneet houden en dan zal de naald van het kompas zich evenwijdig aan de krachtlijnen ter plekke richten.
Die krachtlijnen zijn altijd gesloten, d.w.z. ze lopen van de noordpool naar de zuidpool, desgewenst via een omweg, maar ze verdwijnen nooit in het niets.
Dit betekent ook dat er geen magnetische monopool bestaat, dus een magneet met alleen een noordpool of alleen een zuidpool.
Er bestaat ook niet zoiets als een "magnetische lading". Mensen die die term gebruiken weten niet waar ze het over hebben.

De magnetische veldsterkte

De magnetische flux

De magnetische inductie

Het magneetveld rondom een rechte draad

Het magneetveld van een platte spoel

Het magneetveld van een lange dunne spoel

De kracht op een draad in een magneetveld

De opgewekte spanning als een draad beweegt in een magneetveld



Magnetiseren en magnetisme als alternatieve geneeswijze heeft meestal niets met het natuurkundige begrip magnetisme te maken, er worden doorgaans ook geen magneten gebruikt bij zulke "behandelingen". Deze termen zijn ontstaan in de tijd dat men nog niets begreep van het magnetisme, en waarin er allerhande geheimzinnige en geneeskrachtige werkingen aan werden toegedicht, net zo gemakkelijk als er tegenwoordig allerlei ziekteverwekkende eigenschappen aan worden toegschreven.


noot1.
De voorstelling die ik hier geef is een vereenvoudiging die in de meeste praktische gevallen voldoet. De volledige en exacte theorie van magnetische materialen is tamelijk ingewikkeld en nog niet in alle opzichten begrepen.

noot2
We spreken over "velden" maar eigenlijk moeten het "ruimtes" zijn. Het magneetveld speelt zich af in 3 dimensies. Op elke plaats in de ruimte heeft het magneetveld een bepaalde sterkte en een richting. We noemen dit ook wel een vectorveld of vector ruimte..

monopool
Er zijn enkele exotische en omstreden theorieŽn waarbij er een magnetische monopool zou kunnen bestaan. Er is er echter nog nooit 1 waargenomen.
Het z.g Standaard Model verbiedt het bestaan ervan niet. Als het je lukt om er 1 aan te tonen levert dat ongetwijfeld een Nobelprijs op.


We maken onderscheid tussen de absolute en de relatieve permeabiliteit. De absolute permeabiliteit is die voor lucht of vacuum. Deze bedraagt 4*pi*10-7 Henry/meter. 
De relatieve permeabiliteit geeft aan hoeveel meer of minder dit is voor een bepaald materiaal. Voor sommige ijzer-soorten kan het oplopen tot 30.000. We spreken dan ook wel over  mu-metaal.
De mu van een materiaal is doorgaans frequentie afhankelijk, en neemt meestal af met de frequentie.
Bij niet magnetiseerbare massieve elektrisch geleidende materialen is de mu kleiner dan 1, maar alleen bij wat hogere frequenties. Dat komt door de wervelstromen of eddy currents.
Zelfs een grote bonk ijzer als een auto vertoont een mu kleiner dan 1.  De zelfinductie van de detectielus in de weg wordt kleiner als je erover rijdt, en de afstemfrequentie (ca. 150 kHz) neemt toe)