Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

De ontdekking: Ørsteds collega’s maakten de wereld elektromagnetisch

Als H.C. Ørsted het elektromagnetisme ontdekt, is een technologische revolutie het gevolg, die vandaag de dag alles doordesemt wat we doen.

Je mobiel wekt je precies op het tijdstip dat je hebt ingevoerd in de magnetische geheugenchip. Je neemt je elektrische auto naar je werk, waar je de computer aanzet en inlogt op de server.

Na het werk heb je een etentje, maar al is het buiten de stad, je kunt het adres gemakkelijk vinden met behulp van de gps van je auto, die met de microgolven van satellieten werkt.

Alle moderne technologie waarmee we ons omringen en waar de samenleving sterk afhankelijk van is, valt terug te voeren naar de lente van 1820.

Dan ontdekt de Deense natuurkundige Hans Christian Ørsted dat elektriciteit en magnetisme twee kanten van dezelfde natuurkracht zijn.

Maar Ørsted laat het aan anderen over om het potentieel van elektromagnetisme te benutten.

Ørsted verandert de wereld

Begin 19e eeuw kenden wetenschappers het magnetisme van magnetisch gesteente, en ze wisten dat de aarde een magnetisch veld heeft waarop je kunt navigeren met behulp van een kompas.

Elektriciteit daarentegen gold als een mysterieuze kracht die vooral biologisch was – zoals bij sidderalen – maar ook vonken kon geven en een metaaldraad kon laten gloeien.

Ørsted vermoedde dat er een verband was tussen het magnetisme en stroom – en wilde het aantonen.

Vijf doorbraken hebben geleid tot computerchips en MRI-scanners

Al ontdekte H.C. Ørsted het elektromagnetisme, de toepassing van het principe boeide hem weinig.

Ørsted liet het aan zijn collega’s over om de voortreffelijke eigenschappen van het elektromagnetisme te verkennen.

  • H. C. Ørsted osoitti, että sähkö synnyttää magneettikenttiä
    © Science Source/Photo Researchers/Ritzau Scanpix

    1820: Magneetnaald schokt onderzoekswereld

    De Deense natuurkundige Hans Christian Ørsted ontdekt dat stroom magnetische velden opwekt die een kompasnaald laten uitslaan. Zo bewijst Ørsted dat elektriciteit en magnetisme onder één natuurkracht vallen, die hij het elektromagnetisme noemt.

  • Michael Faraday
    © Shutterstock

    1831: Elektriciteitsnet komt onder hoogspanning

    Michael Faraday bewijst dat een magnetisch veld elektriciteit in een leiding kan voortbrengen. Dit verschijnsel, inductie, is de opmaat van de transformer, die hoge elektrische spanning levert en het mogelijk maakt om wisselstroom over grote afstanden te vervoeren.

  • Natuurkundige James Clerk Maxwell
    © Bettmann/Getty Images

    1865: Verschijnsel golft door de ruimte

    De Britse natuurkundige James Clerk Maxwell stelt in zijn theorie over elektromagnetisme dat elektromagnetische velden zich als golven door de ruimte voortplanten. Die velden hebben verschillende golflengtes, en daarmee verschillende eigenschappen.

  • De Amerikaanse natuurkundigen John Bardeen, William Shockley en Walter Brattain
    © Alcatel-Lucent/Photo Researchers/Ritzau Scanpix

    1947: Transistor maakt weg vrij voor microchips

    De Amerikaanse natuurkundigen John Bardeen, William Shockley en Walter Brattain versterken elektrische signalen met hun transi­stor. De uitvinding wordt eerst gebruikt in kleine, goedkope radio’s maar later ook in micro­chips, die de basis van de moderne IT vormen.

  • Een afgekoelde supergeleider met zwevende magneet
    © Shutterstock

    1954: Supergeleiders creëren sterke magneetvelden

    De Amerikaanse natuurkundige George Yntema maakt de eerste supergeleidende elektromagneet, die extreem sterke en stabiele magneetvelden creëert. Nu zijn supergeleiders te vinden in MRI-scanners, deeltjesversnellers

H.C. Ørsted maakte een proefopstelling in het auditorium van de universiteit van Kopenhagen. Die bestond uit zinkplaten in een koperen vat met zuur: een primitieve batterij.

Toen Ørsted het negatief geladen zink en het positief geladen koper met een metaaldraad verbond, liep er stroom door de draad.

En zodra hij een kompas richtte op de metaaldraad, sloeg de naald daarvan uit. De stroom had volgens Ørsted een magnetisch veld gecreëerd dat lokaal krachtiger was dan het magnetisch veld van de aarde.

Na de ontdekking bracht de Deen verslag uit bij de academie van wetenschappen in Parijs. De Franse natuurkundigen hadden meteen in de gaten dat ze hun opvatting van elektriciteit volledig moesten herzien als Ørsted gelijk had.

Velen waren sceptisch, maar toch werd er een demonstratie op touw gezet. Toen het publiek met eigen ogen zag hoe de kompasnaald uitsloeg, was het in rep en roer.

De lezing was nog niet ten einde of de Franse natuurkundige André Marie Ampère vloog naar huis, waar hij als een bezetene aan het experimenteren sloeg.

Na een paar hectische weken ontdekte hij dat een ijzeren staaf met een stroomgeleidende spoel eromheen in een magneet verandert.

Wetenschappers wereldwijd stortten zich nu op het elektromagnetisme, volgens Hans Christian Ørsted ‘de nieuwe natuurkracht’.

Meester bouwt de elektromotor

H.C. Ørsted schoof zijn ontdekking ter zijde en begon aan nieuwe projecten.

En de Britse natuurkundige Michael Faraday, destijds ‘de meester van het experiment’ genoemd, ging aan de slag met het elektromagnetisme en ontketende een technologische revolutie.

Al in 1821 demonstreerde Faraday het principe in elektromotoren. Hij bracht een staafmagneet in een vat met vloeibaar kwikzilver aan.

Daarna dompelde hij er een metaaldraad in en stuurde er stroom doorheen, zodat er een magneetveld ontstond.

Het magneetveld rond de draad reageerde met het magneetveld van de staafmagneet, waarna de metaaldraad zich om de magneet wond.

Deze ontdekking maakte de weg vrij voor de ontwikkeling van elektromotoren, waarbij magneten een as laten draaien of heen en weer laten bewegen.

Tien jaar later ontwikkelde Faraday een primitieve generator: hij liet een metalen schijf in een magnetisch veld draaien tussen de uiteinden van een hoefijzermagneet, waarna er stroom ontstond.

Daarmee deden elektrische apparaten hun intrede in de landbouw en industrie, en nu is bijna alle stroom in het elektriciteitsnet afkomstig van gigantische generatoren.

Faradays grootste ontdekking was echter dat magneetvelden in beweging stroom in elektrische geleiders kunnen opwekken.

Hij toonde met een vrij simpel experiment het inductieprincipe aan door een magneet langs een koperen spoel heen en weer te laten gaan.

De bewegingen van het magnetisch veld wekten elektrische spanning en stroom op in de spoel.

Hiertoe werd de transformator ontwikkeld, die hoge spanningen kan opwekken en veel stroom transporteert in de elektriciteitsleidingen van duizenden fabrieken en huizen.

Later vond inductie haar weg naar kookplaten.

© claus lunau

Elektromagnetisch principe kookt je aardappelen gaar

Onder de keramische kookplaat van je inductiefornuis bevindt zich een stroomgeleidende spoel. Het magnetische veld dat die spoel voortbrengt, draagt elektrische stroom over op je pan en kookt je aardappelen gaar.

  • Wisselstroom wordt door een magneetspoel gezonden

    Bij een inductiefornuis is de kookplaat zelf een magneetspoel, die niet beweegt. Door daar wisselstroom doorheen te sturen, keren de magnetische polen constant om, waardoor het magnetische veld wisselt.

  • Elektrische weerstand ontwikkelt warmte

    Het wisselende magnetische veld werkt in op de pan op de kookplaat en wekt stroom in de bodem van de pan op. De elektrische weerstand van de metalen pan is zo groot dat die warm wordt en het voedsel verhit.

  • Magnetisch veld verdwijnt als de pan wordt weggehaald

    Inductie creëert rond een geleider een elektromagnetisch nabijveld tussen kookplaat en pan, dat verdwijnt als het magnetische voorwerp (de pan) wordt weggenomen. De kookplaat gaat dan direct uit.

Magnetische velden zijn golven

Ondanks dit succes ontwikkelde de Britse natuurkundige James Clerk Maxwell pas in 1865 een theorie over deze nieuwe natuurkracht.

Hij ontdekte dat elektromagnetische velden met de lichtsnelheid door de ruimte golven – met verschillende golflengten, en dus verschillende eigenschappen.

Maxwell beschreef met vergelijkingen de golffunctie van het hele elektromagnetische spectrum, van kortgolvige gamma­straling via gewoon zichtbaar licht tot de lange radiogolven.

Ook het geheim van elektriciteit werd opgehelderd, want de Britse natuurkundige J. J. Thomson toonde in 1897 aan dat stroom uit negatief geladen deeltjes bestaat, die elektronen gingen heten.

Langzaam begon het de natuurkundigen te dagen dat de basis van elektromagnetisme is dat alle stoffen en atomen bestaan uit geladen deeltjes.

Als die in beweging zijn, creëren ze magneetvelden, die elkaar aantrekken of afstoten.

Reuzenmagneet trekt schroot aan

Elektromagneten vonden begin 20e eeuw hun weg naar de schroothoop. Dankzij krachtige magnetische velden kunnen elektromagnetische kranen tonnen schroot optillen.

© De Agostini/DEA/Getty Images

Maar pas in 1913 werd de aard van het elektromagnetisme volledig doorgrond, toen de Deense natuurkundige Niels Bohr zijn atoommodel presenteerde: rond de atoomkern cirkelen elektronen in een vaste schil met een bepaald energieniveau.

Het atoom kan een hogere energietoestand bereiken als het een lichtdeeltje – foton – absorbeert met een energie die overeenkomt met het verschil tussen twee schillen.

Als het atoom terugkeert naar de basistoestand, zendt het een foton met een overeenkomstige energie uit.

Dit principe, de kwantummechanica, drijft alle natuur- en scheikundige reacties aan, wat elektromagnetisme tot de natuurkracht van het leven maakt.

Dit is te zien bij de fotosynthese van planten, waarbij de energie in de fotonen van zonlicht omgezet wordt in groei.

Maar het verschijnsel leidt ook tot de elektrische zenuwsignalen die door je hersenen razen terwijl je dit leest.

Al werd het elektromagnetisme 200 jaar geleden ontdekt, het volledige potentieel ervan is nog lang niet benut.

Binnenkort is je dagelijkse elektromagnetische dag bijvoorbeeld draadloos en wordt je elektrische voertuig opgeladen tijdens het rijden.

Lees ook:

Natuurkundige verschijnselen

Magnetisme in 5 minuten

5 minuten
Natuurkundige verschijnselen

Amerikaanse natuurkundige wil een spiraal naar het verleden creëren

20 minuten
Natuurwetten

200 jaar geleden: H.C. Ørsted ontdekt een nieuwe natuurkracht

1 minuut

Log in

Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
Toon Verberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!

Reset wachtwoord

Geef je mailadres op, dan krijg je een e-mail met aanwijzingen voor het resetten van je wachtwoord.
Ongeldig e-mailadres

Voer je wachtwoord in

We hebben een mail met een wachtwoord gestuurd naar

Nieuw wachtwoord

Enter a password with at least 6 characters.

Wachtwoord vereist
Toon Verberg