EEN magnetisch veld omringt elke elektrische lading in beweging. Het magnetische veld is continu en onzichtbaar, maar de sterkte en oriëntatie kan worden weergegeven door magnetische veldlijnen. Idealiter tonen magnetische veldlijnen of magnetische fluxlijnen de sterkte en oriëntatie van een magnetisch veld. De representatie is nuttig omdat het mensen een manier geeft om een onzichtbare kracht te zien en omdat wiskundige natuurwetten gemakkelijk het "aantal" of de dichtheid van veldlijnen accommoderen.
- Magnetische veldlijnen zijn een visuele weergave van de onzichtbare krachtlijnen in een magnetisch veld.
- Volgens afspraak volgen de lijnen de kracht van de noord- naar de zuidpool van een magneet.
- De afstand tussen de lijnen geeft de relatieve sterkte van het magnetische veld aan. Hoe dichter de lijnen zijn, hoe sterker het magnetische veld is.
- IJzervijlsel en een kompas kunnen worden gebruikt om de vorm, sterkte en richting van magnetische veldlijnen te volgen.
Een magnetisch veld is een vector
, wat betekent dat het omvang en richting heeft. Als elektrische stroom stroomt in een rechte lijn, de rechterregel toont de richting waarin onzichtbare magnetische veldlijnen om een draad stromen. Als je je voorstelt dat je de draad met je rechterhand vastpakt terwijl je duim in de richting van de stroom wijst, beweegt het magnetische veld in de richting van de vingers rond de draad. Maar wat als u de richting van de stroom niet kent of gewoon een magnetisch veld wilt visualiseren?Hoe een magnetisch veld te zien
Net als lucht is een magnetisch veld onzichtbaar. Je kunt de wind indirect bekijken door kleine stukjes papier in de lucht te gooien. Evenzo kunt u het pad volgen door stukjes magnetisch materiaal in een magnetisch veld te plaatsen. Gemakkelijke methoden zijn onder meer:
Gebruik een kompas
Een single zwaaien kompas rond een magnetisch veld toont de richting van de veldlijnen. Om het magnetische veld daadwerkelijk in kaart te brengen, geeft het plaatsen van veel kompassen de richting van het magnetische veld op elk punt aan. Verbind de kompas "stippen" om magnetische veldlijnen te tekenen. Het voordeel van deze methode is dat deze de richting van magnetische veldlijnen toont. Het nadeel is dat het geen magnetische veldsterkte aangeeft.
Gebruik ijzervijlsel of magnetietzand
Ijzer is ferromagnetisch. Dit betekent dat het zichzelf uitlijnt langs magnetische veldlijnen en kleine magneten vormt met de noord- en zuidpool. Kleine stukjes ijzer, zoals ijzervijlsel, worden uitgelijnd om een gedetailleerde kaart van veldlijnen te vormen, omdat de noordpool van het ene stuk de noordpool van een ander stuk afstoot en de zuidpool aantrekt. Maar u kunt de vijltjes niet zomaar op een magneet strooien omdat ze er door worden aangetrokken en eraan blijven plakken in plaats van het magnetische veld te volgen.
Om dit probleem op te lossen, worden ijzervijlsel over een magnetisch veld op papier of plastic gestrooid. Een techniek die wordt gebruikt om de vijlen te verspreiden, is ze vanaf een hoogte van enkele centimeters op het oppervlak te strooien. Er kunnen meer aanmeldingen worden toegevoegd om de veldlijnen duidelijker te maken, maar slechts tot op zekere hoogte.
Alternatieven voor ijzeraanvullingen zijn onder meer stalen BB-pellets, vertinde ijzeraanvullingen (die niet roesten), kleine paperclips, nietjes of magnetiet zand. Het voordeel van het gebruik van deeltjes ijzer, staal of magnetiet is dat de deeltjes een gedetailleerde kaart vormen van magnetische veldlijnen. De kaart geeft ook een ruwe indicatie van de magnetische veldsterkte. Dicht op elkaar geplaatste, dichte lijnen komen voor waar het veld het sterkst is, terwijl wijd uit elkaar geplaatste, dunne lijnen aangeven waar het zwakker is. Het nadeel van het gebruik van ijzervijlsel is dat er geen indicatie is van magnetische veldoriëntatie. De eenvoudigste manier om dit te verhelpen is door een kompas te gebruiken samen met ijzervijlsel om zowel oriëntatie als richting in kaart te brengen.
Probeer magnetische kijkfolie
Magnetische kijkfolie is flexibel plastic met bellen van vloeistof doorspekt met kleine magnetische staafjes. De films lijken donkerder of lichter, afhankelijk van de oriëntatie van de staven in een magnetisch veld. Magnetische kijkfolie werkt het best door complexe magnetische geometrie in kaart te brengen, zoals die wordt geproduceerd door een platte koelkastmagneet.
Natuurlijke magnetische veldlijnen
In de natuur komen ook magnetische veldlijnen voor. Tijdens een totale zonsverduistering, de lijnen in de corona volgen het magnetische veld van de zon. Terug op aarde, de lijnen in een aurora geven het pad van het magnetische veld van de planeet aan. In beide gevallen zijn de zichtbare lijnen gloeiende stromen van geladen deeltjes.
Magnetische veldlijnregels
Met behulp van magnetische veldlijnen om een kaart te construeren, worden enkele regels duidelijk:
- Magnetische veldlijnen kruisen elkaar nooit.
- Magnetische veldlijnen zijn continu. Ze vormen gesloten lussen die helemaal doorlopen door een magnetisch materiaal.
- Magnetische veldlijnen bundelen zich op de plek waar het magnetische veld het sterkst is. Met andere woorden, de dichtheid van veldlijnen geeft de magnetische veldsterkte aan. Als de veldlijnen rond een magneet in kaart worden gebracht, dan is het sterkste magnetisch veld bevindt zich aan beide polen.
- Tenzij het magnetische veld in kaart wordt gebracht met een kompas, is de richting van het magnetische veld mogelijk onbekend. Volgens afspraak wordt de richting aangegeven door pijlpunten langs magnetische veldlijnen te tekenen. In elk magnetisch veld stromen de lijnen altijd van de noordpool naar de zuidpool. De namen "noord" en "zuid" zijn historisch en hebben mogelijk geen invloed op de geografische oriëntatie van het magnetische veld
Bron
- Durney, Carl H. en Curtis C. Johnson (1969). Inleiding tot moderne elektromagnetica. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-018388-9.
- Griffiths, David J. (2017). Inleiding tot elektrodynamica (4e ed.). Cambridge University Press. ISBN 9781108357142.
- Newton, Henry Black en Harvey N. Davis (1913). Praktische fysica. The MacMillan Co., Verenigde Staten.
- Tipler, Paul (2004). Fysica voor wetenschappers en ingenieurs: elektriciteit, magnetisme, licht en elementaire moderne fysica (5e ed.). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-0810-0.