Magnetisme = elektriciteit
Alles heeft magnetische velden – maar niet alles is magnetisch. De velden ontstaan doordat de elektrisch geladen elektronen van atomen om zichzelf draaien, maar in veel materialen heffen de velden elkaar op, waardoor zo’n stof niet magnetisch is. Magnetisch materiaal kan in een magneet veranderen met behulp van elektriciteit of een krachtig magnetisch veld.
In materialen als kunststof zitten alle elektronen in paren. De deeltjes hebben elk een magnetisch veld, maar die heffen elkaar op, dus de atomen zijn hier niet magnetisch.
In ijzer hebben vier elektronen geen partner die hun magnetisch veld beïnvloedt. Die elektronen werken als staafmagneten, die ijzer magnetisch maken, waardoor het reageert als er een magneet in de buurt is.
In een gewoon stuk ijzer liggen de magneetvelden van de atomen kriskras door elkaar en wijzen ze alle kanten op. Maar een krachtige magneet trekt alle magneetvelden dezelfde kant op. Zo ontstaan er een noordpool en een zuidpool en wordt het ijzer een magneet zolang het wordt beïnvloed door het krachtige magnetische veld.
Een ijzeren staaf wordt een elektromagneet door er metaaldraad omheen te wikkelen en daar gelijkstroom door te sturen. De stroom schept een magnetisch veld, dat de magneetvelden van de atomen één richting geeft en twee polen vormt.
De noordpool van de ene magneet trekt de zuidpool van de andere aan. Omgekeerd zullen twee dezelfde polen elkaar afstoten.
Drie magnetische feiten
‘1820 was het gelukkigste jaar van mijn wetenschappelijke leven. In dat jaar ontdekte ik de magnetische werking van elektriciteit.’
Natuurkundige H.C. Ørsted
De geografische noordpool is ook bijna de magnetische zuidpool. De twee polen vallen niet precies samen, want magnetische polen verschuiven.
Dieren als vogels, schildpadden, slakken, vleermuizen, hagedissen en haaien hebben een gevoelig magnetisch zintuig, dat werkt als een kompas, zodat de dieren zich kunnen oriënteren aan de hand van het aardmagnetisch veld.
De meeste metalen zijn magnetisch, maar niet allemaal. Zo zijn koper, aluminium, lood en de edelmetalen zilver en platina niet magnetisch.
Magneetveld van de aarde beschermt ons
De lijnen in het aardmagnetisch veld werken als een schild dat mensen, planten en dieren beschermt tegen schadelijke straling van de zon en uit de ruimte. Zonder dit schild zou de straling de ozonlaag in de bovenste atmosfeer afbreken. De uv-straling van de zon zou de aarde bereiken en leiden tot ziekten en mutaties.
De belangrijkste kracht die het aardmagnetisch veld in stand houdt, is de aardrotatie. Wanneer de aarde draait, houdt die een eindeloze geodynamo in de planeet gaande.
Vloeibaar ijzer in de buitenste aardkern drijft de geodynamo aan. De rotatie houdt het ijzer in gang, en als het magneetveld aan magnetisch, elektrisch geleidend materiaal trekt, ontstaan er nieuwe elektrische stromen in het ijzer, dat er weer magneetvelden bij maakt.
Het aardmagnetisch veld vormt een schild rond de aarde met veldlijnen die van zuid- naar noordpool lopen. Doordat het schild deeltjes van de zonnewind afbuigt, gaat veel straling langs de aarde.
De protonen en elektronen van de zonnewind zijn zo energierijk dat ze tot kanker kunnen leiden. De zonnewind stuwt het aardmagnetisch veld sterk naar de aarde toe aan de kant die naar de zon gekeerd is.