omvat de magnetische werkingen van de electrische stroom en laat zich als volgt indelen:
A. De werking van onveranderlijke stromen bestaat in het veroorzaken van een magnetisch veld overeenkomstig de wet van Biot* en Savart en in het ondergaan van een Lorentz-kracht (of ponderomotorische kracht) in een bestaand magneetveld:
Wet van Biot en Savart Lorentz-kracht
Iedere stroom produceert een magneetveld, waartoe elk stroomelement een bijdrage levert:
Iedere stroom ondervindt in een magnetisch veld een kracht, waartoe elk stroomelement een bijdrage levert:
In deze formules is H de magnetische veldsterkte in EME (oersted, soms gauss genoemd), i* de stroomsterkte in EME (deca-ampères), i in ampères, l de lengte van het stroomelement, r de voerstraal van het stroomelement naar het punt, waar H beschouwd wordt, φ de hoek tussen i* en r. In de tweede formule is i* loodrecht op H verondersteld; anders had ook daar nog de sinus van de ingesloten hoek toegevoegd moeten worden. K is in dynes.
In beide formules staat de grootheid in het linkerlid loodrecht op de beide gerichte grootheden in het rechterlid (H ┴ i* en r, resp. K ┴ i* en H), terwijl de richtingen bij elkaar passen op de aangegeven wijze („vectorproduct”). Fig. 3 laat zien, hoe het magnetische veld er in enkele belangrijke gevallen uitziet. In het inwendige van een spoel met stroomsterkte van i ampère en n windingen per meter lengte bedraagt de magnetische veldsterkte 0,004 πni oersted. In practische eenheden noemt men dit ni A/m.
Twee evenwijdig stromen trekken elkaar aan (tegengestelde stoten elkaar af) met een kracht, die per lengte L bedraagt K = 2i*1 i*2L/r. Door deze vergelijking in CGSE is de EME van stroomsterkte gedefinieerd (z electrische eenheden). In practische eenheden (K in Newton, i in ampère) geldt: K = 2.10-7.i1i2 L/r.
B. Bij veranderlijke stromen gelden dezelfde wetten, maar komt er een nieuw verschijnsel bij, de electromagnetische inductie (Faraday 1831): In een stroomkring wordt een inductiespanning opgewekt, wanneer het aantal omvatte magnetische krachtlijnen verandert (waarbij ook de krachtlijnen van eventueel aanwezig en mee gemagnetiseerd ijzer mee te tellen zijn). Het doet er daarbij niet toe, hoe men de verandering van de krachtlijnen teweeg brengt: men kan bijv. in de te beschouwen spoel een staafmagneet steken of een andere stroomdragende klos; men kan ook laatstgenoemde klos permanent in eerstgenoemde laten en de stroomsterkte er in veranderen. Deze opstelling heet een inductieklos en vormt tevens het principe van de transformator.
Onder zelfinductie verstaat men het verschijnsel, dat ook in de klos zelf, waarin de stroomsterkte wordt veranderd, een inductiespanning wordt opgewekt. Ook de naam extra-spanning en zelfs extra-stroom wordt in dit verband gebruikt, maar vooral de laatste is als misleidend te verwerpen. De zelfinductiespanning is steeds zo gericht, dat hij de stroomverandering, die hem opwekt, tegenwerkt (regel van Lenz). Probeert men dus de stroom in een keten op te voeren, dan verzet zich hiertegen de zelfinductie, zodat de stroomtoeneming slechts betrekkelijk langzaam kan gebeuren. Omgekeerd kan de eenmaal lopende stroom ten gevolge van de zelfinductie slechts langzaam afnemen. De zelfinductie werkt dus als een soort traagheid van de electrische stroom. Meestal gaat het echter slechts om onderdelen van seconden.
C. Bij zeer snel veranderende stromen maakt zich bemerkbaar, dat al de magnetische werkingen een eindige voortplantingssnelheid hebben. Legt men bijv. aan het ene eind van twee parallelle draden (Lecher-systeem) zeer hoogfrequente wisselspanning, dan zijn de stromen op enige afstand juist omgekeerd van die aan het begin, op de dubbele afstand weer daaraan gelijkgericht enz. Er loopt dan dus een electrische golf langs de draad en genoemde afstand is de halve golflengte. Deze lopende golf kan door reflectie aan de draadeinden staande gemaakt worden; in die toestand kan de golflengte gemakkelijk gemeten worden, bijv. doordat in de spanningsbuiken een gasontladingslamp, die dwars over het dradenpaar gelegd wordt, oplicht. De voortplantingssnelheid van de electromagnetische golven blijkt zo gelijk te zijn aan die van het licht.
D. Ook in een isolerend medium zonder geleiders, bijv. in het luchtledige en vrijwel net zo in de lucht, kunnen zich electromagnetische golven voortplanten, waarbij onderling loodrechte magnetische en electrische velden aanwezig zijn, die om de halve golflengte van richting wisselen. Haar voortplantingssnelheid is gelijk aan de lichtsnelheid, gedeeld door de wortel uit het product van diëlectriciteitsconstante e en magnetische permeabiliteit van medium: v = cI√εμ.
Volgens Maxwell* wordt dit verklaard doordat het vormen (of toenemen) van een electrisch veld gelijkstaat met een electrische stroom, de zgn. verplaatsingsstroom of verschuivingsstroom, in de richting van de krachtlijnen. Deze verschuivingsstroom bezit een magnetisch veld, zoals iedere stroom, en dit magneetveld roept weer in de omgeving door inductie een verschuivingsstroom te voorschijn enz.
Alle wetten van het electrische en magnetische veld kunnen samengevat worden in de zgn. vergelijkingen van Maxwell.
PROF. DR J. A. PRINS
Lit.: Maxwell, A treatise on electricity and magnetism (2 dln, London 1873); Sizoo, Electriciteit in: Leerb. der natuurkunde, onder red. v. R. Kronig II (1947), 182.
