Gepubliceerd op 23-02-2021

Magnetisme

betekenis & definitie

de Eigenschap van den magneet, ijzer of ijzerhoudende stoffen en, hoewel in zwakkere mate, ook andere metalen aan te trekken en aan zich vast te hechten; ook: natuurkundige theorie van de magneetkracht. Onder magneten verstaat men lichamen die de eigenschap van het M. bezitten, die dus ijzer tot zich trekken.

Men onderscheidt de magneten in natuurlijke en kunstmagneten. De natuurlijke magneet, magneetijzersteen, magneetsteen, zeilsteen en magnetische oxyde geheeten, is scheikundig ijzeroxyduloxyd, FeO -)- Fe203. Het aantrekkend vermogen v/d magneetijzersteen was reeds den Ouden bekend. Later ontdekte men, dat deze eigenschap ook staafjes ijzer kon worden meegedeeld, en zoo ontstonden de kunstmagneten. Dit zijn staafjes of naalden van gehard staal of van zacht ijzer die de magnetische eigenschap hebben verkregen doordat men ze met een magneet heeft bestreken of ze electr. werkingen heeft doen ondergaan. De kunstmagneten hebben een veel sterker aantrekkend vermogen dan de natuurlijke en overigens dezelfde eigenschappen als deze.

De aantrekkingskracht der magneten werkt door alle lichamen (ijzer uitgezonderd) heen; zij neemt snel af bij vergrooting van den afstand en is veranderlijk met de temperatuur. Coulombi heeft aangetoond dat de magnetische kracht van een magneetstaaf afneemt naarmate men de temperatuur verhoogt en dat zij, indien men bij de verwarming een zekere grens niet is te boven gegaan, hij afkoeling haar eerste bedrag weer ten volle herneemt; de roode gloeihitte doet de magneten hun aantrekkingskracht schier geheel en al verliezen. De aantrekking die de magneet op het ijzer uitoefent, oefent het ijzer ook wederkeerig op den magneet uit; als men een magneet bij een ijzermassa houdt dan wordt zij aangetrokken. De magneetkracht is in alle punten van den magneet niet even sterk. Wanneer men een gemagnetiseerde stalen staaf in ijzervijlsel wentelt, dan hecht het vijlsel zich het overvloedigst aan de beide uiteinden (de polen geheeten), in den vorm van rechtopstaande bundeltjes; naar het midden van de staaf toe wordt de aangekleefde hoeveelheid vijlsel al minder en minder en in het midden is in het geheel geen vijlsel aangehecht; dit middengedeelte, waar de magneetkracht onmerkbaar is, wordt neutrale lijn of middellijn geheeten. De beide polen van een magneet worden onderscheiden met de namen noordpool en zuidpool, welke benamingen ontleend zijn aan de richtende kracht die de polen der aarde uitoefenen op vrij hangende magneten: hangt men n.l. een magneet aan een draad zoo op dat de magnetische as, d. i. de verbindingslijn tusschen beide polen, horizontaal ligt, dan komt zoodanige magneet slechts in een bepaalden stand tot rust, en wel in dien stand waarbij de magnetische as in de richting van het noorden naar het zuiden ligt; de pool die dan naar het noorden ligt gekeerd heet noordpool, die welke naar het zuiden wijst, zuidpool.

Hierbij oefent de aarde geen aantrekkende, maar enkel een richtende werking uit. De aantrekking van beide magneetpolen is niet v. gelijken aard. Wanneer men een magneetnaald ophangt aan een draad, en men nadert haar noordpool met de noordpool van een andere magneetnaald, dan heeft er geen aantrekking plaats, maar afstooting; nadert men daarentegen de zuidpool van den zwevenden magneet met de noordpool van den anderen magneet, dan heeft er wel aantrekking plaats; hieruit volgt dat de noord- en zuidpool niet dezelfde eigenschappen bezitten. Ten opzichte van de wederkeerige werking die er plaats heeft tusschen twee magneten geldt de volgende wet: De gelijknamige polen van twee magneten stooten elkander af, en de ongelijknamige trekken elkander aan. Beide helften van een magneet, van een der polen tot aan de neutrale lijn, zijn gelijkn. magnetisch: de geheele noordhelft is noordpolair, de geheele zuidhelft zuidpolair. Breekt men een zoodanige magneet doormidden, dan wordt elke helft onmiddellijk weer een volkomen magneet, d. i. een magneet met een noord- en een zuidpool en een neutrale lijn.

Breekt men een magneet in meer stukken, dan vertoont zich hetzelfde verschijnsel. De omgeving waarin een magneet zijn werking merkbaar uitoefent, wordt zijn magnetisch veld geheeten. Coulomb nam (in 1789) ter verklaring der magnetische verschijnselen twee onweegbare magnetische vloeistoffen aan, een noordpoolvloeistof en een zuidpoolvloeistof, die in ijzer en staal, zoolang deze niet magnetisch zijn, rondom iedere molecule vereenigd zijn en elkanders werking opheffen, doch bij magnetiseering van zoodanig stuk ijzer of staal van elkander gescheiden of verplaatst worden en wel zoo, dat alle noordmagnetisehe vloeistof naar de tegenovergestelde pool gericht is en werkt; alsdan is de magneet georiëenteerd, gericht, d. i. in het magnetisch veld van iedere ijzermolecule wordt de noordpoolvloeistof bestendig in eenzelfde richting bewogen en de zuidpoolvloeistof in een tegenovergestelde richting; hieruit vloeien dan twee resultanten voort, die in tegenovergestelde richting werken, en van deze resultanten zijn de polen de aangrijpingspunten. Zoodra echter de scheiding der vloeistoffen ophoudt, herstelt zich rondom iedere molecule der staaf het evenwicht, en de eindresul tante is nul: er heeft noch aantrekking noch afstooting meer plaats. In week ijzer heeft zoowel de scheiding als de vereeniging van beide vloeistoffen zeer gemakkelijk plaats; daarom wordt zoodanig ijzer in de nabijheid van een magneet oogenblikkelijk sterk magnetisch, doch verliest zijn magnetisme weer even snel wanneer de magneet verwijderd wordt. In hard staal moeten beide vloeistoffen zoowel bij de scheiding als bij de vereeniging een zekeren weerstand overwinnen.

Dit meer of minder sterk vermogen waarmede een magnetische stof (dl i. een stof die door den magneet wordt aangetrokken) zich verzet tegen de magnetiseering en de ontmagnetiseering, wordt coërcitieve kracht of retentiekracht geheeten. Een magneet die een hoogen graad van coercitieve kracht bezit, zal zijn M. ook na verwijdering van den magnetiseerenden invloed behouden; zoodanige magneten noemt men permanente, die met geringe retentiekracht daarentegen tijdelijke magneten. Hoe weeker en vrijer van kool het ijzer is, des te geringer is de coercitieve kracht. Ter verkrijging van sterke magneten bedient men zich uitsluitend van de magnetiseerende inwerking van den electrischen stroom (zie Electromagnetisme).De tegenstanders van de theorie der onweegbare vloeistoffen of fluida hebben voor deze hypothese een andere in de plaats gesteld; volgens deze ontstaat een magneet doordat de verward dooreenliggende elementjes eener magnetische stof door het magnetiseeren allen met hun gelijknamige polen naar dezelfde richting worden gedraaid, hetgeen sneller plaats grijpt naarmate de coërcitieve kracht der materie geringer is. In 1820 toonde Oersted aan dat er verband, samenhang bestaat tusschen de magnetische kracht en de electrische. De onder den naam M. samengevatte verschijnselen oefent de magneet niet slechts uit op ijzer en staal, maar ook op eenige andere metalen, als nikkel, kobalt, mangaan enz.; de stoffen die door den magneet worden aangetroffen noemt men magnetische stoffen; daarin bevinden beide magn. vloeistoffen zich in een toestand van neutraliseerende vereeniging en zij hebben geen polen. Een magneet oefent verder op sommige stoffen alleen een afstootende werking uit, zoo bijv. op bismuth, antimoon, zink, tin enz.; aan dit verschijnsel heeft Faraday den naam van diamagnetisme gegeven; het berust hierop dat de magneet de nabij zijn polen gelegen deeltjes van zulke lichamen niet ongelijknamig maar gelijknaming magnetisch maakt. De diamagnetische inwerking doet het polarisatievlak van een lichtstraal die heengaat door een tusschen de polen van een magneet opgesteld doorzichtig lichaam, draaien. In het magnetisch veld ondergaan sommige eigenschappen van zekere lichamen opmerkelijke veranderingen; bij bismuth bijv. verandert de eleetr. leidingsweerstand, de spectrums van sommige dampen wijzigen zich, het verschijnsel-Zeeman en dat van Hall treden op, enz.

Magnetisme der aarde

aardmagnetisme, de magnetische kracht der aarde. Wanneer men op een willekeurig punt van de aardoppervlakte een magneetnaald zoo heeft gesteld of opgehangen dat zij zich vrij kan bewegen (ronddraaien), dat ziet men dat de naald niet in eiken stand tot rust komt, maar dat steeds doet in een richting van het noorden naar het zuiden. De verschillende proeven en waarnemingen op dit gebied gedaan, hebben de overtuiging geschonken, dat het alleen de aarde kan zijn, die op een zoodanigen aan zichzelf overgelaten magneet deze richtende werking uitoefent ,en dat de aarde alzoo een reusachtige magneet is, die op de magneetnaald precies zoo werkt als een andere magneet dit doen zou. Terwijl men nu eerstens weet dat de ongelijknamige magneetpolen elkander aantrekken en de gelijknamige elkander afstooten, en ten tweede bevonden heeft dat de noordpool van eiken magneet altijd naar het noorden wordt getrokken, moet de magnetische zuidpool der aarde in het noorden, en de magn. noordpool in het zuiden gelegen zijn, of wel men zou de pool, die naar het noorden gericlft is, zuidpool, en de andere, die naar het zuiden is gericht, noordpool moeten noemen, zooals de Franschen dat ook doen; de Nederlanders en vele andere volken noemen echter de naar het noorden gerichte pool der naald noordpool en de andere zuidpool. De richting van een magneetnaald die door de aarde is georiënteerd, valt in het algemeen niet samen met de richting van den astronomischen meridiaan van het punt van waarneming, maar maakt daarmee een hoek, declinatie of afwijking van de magneetnaald geheeten, die niet overal even groot is; de polen van een door de aarde gerichten magneet staan dus niet precies naar de polen der aarde gericht, maar naar een punt daarneven. Verbindt men de punten der aardoppervlakte waar de declinatie even gróót is. onderling door lijnen, dan krijgt men op de aardoppervlakte een net van dusgenaamde isogonisehe lijnen of isogonen, alsmede gebieden van oostelijke en westelijke declinatie, benamingen welke aangeven of de afwijking naar het oosten of naar het westen plaats heeft. De grenslijnen dezer isogonen, waar de declinatie gelijk nul is, heeten agonen of nulisogonen.

Een door de beide polen van een horizont, rustenden magneet gelegd loodrecht vlak teekent op de aardoppervlakte een cirkel af, die de magnetische meridiaan van de plaats van waarneming genoemd wordt. Wanneer men de magneetnaald zoo stelt, dat zij zich om een horizontale as vrij kan bewegen in het loodrechtemeridiaanvlak (dus verticaal), dan ontwaart men dat zij, tot rust gekomen, in onze streken bestendig naar de noordpool der aarde overhelt en met den horizon een hoek maakt; deze hoek wordt de magnetische inclinatie geheeten en de verbindingslijnen aller punten op aarde met gelijke magnetische inclinatie heeten isoclinische lijnen of isoclinen; op de lijn langs welke de noordelijke inclinatie overgaat in een zuidelijke, waarbij de naald naar de zuidpool duikt, is de inclinatie gelijk nul; men noemt deze lijn de magnetische aequaior. Al deze lijnen wijken min of meer van het astronomische gradennet ai Hoe meer men met de verticaal zich bewegende magneetnaald de polen nadert, des te grooter wordt de inclinatie; aan de magneetpolen der aarde zelf staat zij rechtop. De magn. noordpool der aarde lag in 1831 op 70° 53' N.B. en 96° 45,3' W.L. van Gr., op het schiereiland Boothia Felix; de magnet. zuidpool der aarde werd toen gerekend te liggen op 75° 5' Z.B. en 154° 8' O.L.; tegenwoordig ligt de magn. noordpool op 70° 30' N.B. en 97° 40' W.L., de magn. zuidpool op 73° 39' Z.B. en 146° 15' O.L.; de ligging der magn. polen is derhalve niet standvastig en daarmee gaan gepaard seculaire veranderingen der declinatie, inclinatie en intensiteit, die alle over langdurige perioden langzaam maar gestadig één andere waarde verkrijgen; de wetten daarvan zijn niet bekend, gelijk ongeveer alles wat het aardmagnetisme betreft nog ten volle onverklaard en duister is. Bij het bestudeeren van de magn. verschijnselen (inzonderheid der declinatie) maakte men voorheen gebruik van het declinatorium van Gambey; dit werd verdrongen door den magnetometer van Gauss; voor’t waarnemen van de inclinatie heeft men liet inclinatorium, en van de intensiteit de bifilaire variometer van Gauss en de lokale variometer van Kohlrausch.

Literatuur: Ewing, Magnetic induction in iron and other metals, en verder in de handboeken der experimenteele natuurkunde (zie aldaar).

< >