Dagelijks leven

Magnetisme is overal te vinden. We moeten maar denken aan de magneetjes op de frigo, de magneten die in sommige gsm-hoesjes zitten om deze te sluiten. Magneten/magnetisme wordt ook gebruikt in de medische wereld, een MRI-scan is gebasseerd op een grote magneet.
Ook in luidsprekers en elektronica zitten magneten. Alsook in de harde schijf van een computer. Maar het kan ook veel gemakkelijker. Zo komen magneten ook terug in een kompas en een elektromagneet.

De harde schijf van een computer
In computers zitten magneten, in de harde schijf. Op onderstaande foto's zie je hoe de meeste harde schijven eruit zien.

Op een harde schijf van een computer past tegenwoordig meer dan duizend gigabyte. Dat is onder meer te danken aan onderzoek met sterke magneten. In 1988 bleek dat bepaalde dunne metaallaagjes hypergevoelig zijn voor magnetisme. Het effect was zo sterk dat de ontdekkers het 'reuzenmagneetweerstand' noemden. De ontdekking was toeval. De ontdekkers - de Fransman Albert Fert en de Duitser Peter Grünberg - hadden geen idee wat er zou gebeuren toen ze de metaallaagjes in een magneet stopten, maar baseerden hun verwachting op kennis van magnetisme die vaak in sterke magneetvelden was ver- kregen. Het was fundamenteel onderzoek, zonder dat ze een toepassing in gedachten hadden. Voor deze natuurkundigen was het een verrassing dat zulke sterke effecten konden optreden in metaallaagjes van maar een paar atomen dik.

Met zo'n sterke reactiegevoeligheid voor magneetvelden ligt het idee voor een magneetsensor voor de hand. Die sensoren bleken goed bruikbaar om de magnetische informatie van harde schijven te lezen. Ze zijn kleiner en gevoeliger dan de magneetspoeltjes die voor die tijd werden gebruikt. Dat maakte het mogelijk om harde schijven verder te verkleinen. De ontdekkers kregen in 2007 de Nobelprijs. Verwante effecten bleken zeer geschikt om gevoelige microfoontjes te maken voor mobiele telefoons. Ook worden magnetische computergeheugens ontwikkeld, met een soortgelijke technologie.

Het kompas is ook gebaseerd op magnetisme, net als een elektromagneet. Op deze twee laatste elementen gaan we hieronder verder. Je kunt ze namelijk zelf maken.

Het kompas

De werking van een kompas laat zien dat een magneet een noordpool en een zuidpool heeft. Als je de gelijke polen bij elkaar wil brengen, zul je merken dat dit niet lukt. Dit heet de afstotingskracht.

Als je nu de tegengestelde polen naar elkaar wil brengen, zul je merken dat dit wel lukt.

Een vrij draaibare magneet zal altijd in 1 bepaalde richting blijven staan. De kant van de magneet die in de richting van het noorden wijst, noem je de noordpool. De kant van de magneet die in de richting van het zuiden wijst, wordt de zuidpool genoemd.

Bekijk het volgende filmpje aandachtig.

Aardmagnetisme

De aarde kan je eigenlijk ook opvatten als één grote magneet. Zie de figuur hiernonder.

De magnetische zuidpool (MZ) ligt in het noorden van Canada. Aan de 'onderkant' van de aarde bevindt zich de magnetische noordpool (MN). De verticale as in de figuur stelt de draaiingsas van de aarde voor. Deze doorkruist het aardoppervlak bij de geografische noordpool (GN) en de geografische zuidpool (GZ). Uit de figuur blijkt duidelijk dat de MZ en de MN niet samenvallen met de GN en de GZ. Een kompasnaald is een klein magneetje dat draaibaar is opgesteld. De kompasnaald zal zo'n positie innemen dat zijn noordpool naar de MZ wijst en/of zijn zuidpool naar de MN.

Zelf een kompas maken

Hoe maak je zelf een kompas. Dit is eigenlijk helemaal niet moeilijk. Je kan dit thuis zeker zelf eens proberen.

De benodigdheden zijn;
-Een magneet
-Een diepe glazen kom
-Een stuk kurk
-Een naald
-Plakband
-Water

Stap 1:
Om een naald magnetisch te maken, strijk je met een magneet ongeveer 15 keer in 1 richting langs de naald.

Stap 2:
Plak de naald met plakband vast op de kurk. Laat de kurk met daarop de vastgeplakte naald in een bord water drijven. Zet het bord op de grond of op een houten tafel (uit de buurt van stalen tafelpoten).

Stap 3:
Probeer de naald een andere kant uit te laten wijzen.

Stap 4:
Je weet nu alleen nog niet wat de noord- en wat de zuidpool is van de naald. Met behulp van een "echt" kompas kun je dit bepalen.

In het filmpje hieronder kan je zien, hoe je de proef moet uitvoeren.

De elektromagneet

Bij een elektromagneet wordt het magnetisch veld door elektrische stroom in een draadspoel opgewekt en door een weekijzeren kern versterkt. Zodra de stroom wordt uitgeschakeld verliest de weekijzeren kern zijn magnetisering. (zie de foto hierboven).

In 1820 ontdekte de Deen Hans Ørsted dat elektriciteit en magnetisme iets met elkaar te maken hebben. Als je elektriciteit door een stroomdraad laat lopen, wordt de draad magnetisch. En als je een magneet beweegt langs een stroomdraad, gaat er in de draad stroom lopen.

Deze ontdekkingen zijn ontzettend belangrijk geweest voor de volgende twee uitvindingen, de elektromotor en de dynamo. Twee elektromagneten.

In veel apparaten zit zo'n elektromotor, bijvoorbeeld in een wasmachine, een roltrap of in de harde schijf van je computer. En de dynamo zorgt er bijvoorbeeld voor dat er stroom uit het stopcontact komt en dat je fietslamp brandt.

Dat werkt als volgt;

De fietslamp heeft stroom nodig. Die stroom wordt opgewekt in de dynamo. De dynamo moet eerst tegen het voorwiel staan. Als je fietst, dan draait de dynamo. In de dynamo zit een magneet. De magneet draait dan ook. Daardoor wordt stroom gemaakt. Die stroom loopt door een draadje naar de fietslamp. Die geeft nu licht. Je moet wel blijven fietsen anders gaat de lamp uit.

Zelf een elektromagneet maken

Benodigdheden:

-Een D-batterij (4,5V)
-Ongeveer 1 meter geïsoleerd koperdraad, 0,25mm in dikte
-Striptang
-Grote spijker of schroevendraaier
-Plakband
-Paperclip
-Stopwatch
-Klein bakje van niet-geleidend materiaal (plastic of hout) <br>

Instucties:

Stap 1. Leg de batterij in het bakje zodat de energie wordt ingesloten.

Stap 2. Strip de uiteinden van de koperdraad met de striptang. Dit strippen is nodig omdat de uiteinden van het koperdraad (de geleider) goed in contact moeten kunnen komen met de stroombron (de batterij).

Stap 3.Draai het koperdraad om de spijker. Wikkel het koperdraad in dezelfde richting om de spijker heen. Het draad moet strak om de spijker worden gewikkeld zodat er geen ruimte tussen de wikkels zit (de draad moet zichzelf dus steeds raken).

Stap 4. Draai het ene eind van de koperdraad vast aan de ene pool van de batterij en plak deze vast met plakband of isolatietape.

Stap 5. Draai het andere eind van de koperdraad vast aan de andere pool van de batterij en plak deze vast met plakband of isolatietape. Je elektromagneet zal meteen in werking treden. Pas op! De spijker kan warm worden!

Stap 6. Test je elektromagneet door te kijken of de magneet een paperclip kan aantrekken.

In het filmpje hieronder kan je zien, hoe je de proef moet uitvoeren.