Elektromagnetisme

Veel van onze Magnetisme van A-Z pagina's bevatten formules, die uitsluitend met Javascript kunnen worden getoond. Wij raden u daarom aan, Javascript voor het bekijken van deze pagina's in te schakelen.

Wat is elektromagnetisme?

Onder elektromagnetisme verstaat men het effect, dat zich rond elke geleider, waar stroom doorheen loopt, een magneetveld vormt. Elektrische stroom wekt dus een magneetveld op.
Alle verschijnselen, die worden toegeschreven tot elektriciteit of magnetisme, behoren tot het elektromagnetisme. De elektromagnetische kracht is naast atomaire krachten en de gravitatie een natuurkundige basiskracht. Vandaag de dag is bekend, dat behalve de aantrekkingskracht van de aarde bijna alle verschijnselen in onze omgeving op het elektromagnetisme berusten. Dienovereenkomstig kunnen ze door de elektrodynamica worden beschreven.

Inhoudsopgave

Elektromagnetisme is een uitdrukking voor het geheel van elektrische en magnetische verschijnselen. In de natuurkunde verwijst elektromagnetisme naar een gestandaardiseerd begrip van elektriciteit en magnetisme. De theorie van het elektromagnetisme in de natuurkunde is de elektrodynamica.

De ontdekking van het elektromagnetisme

Lange tijd werd er in de natuurkunde geen duidelijk onderscheid gemaakt tussen elektrische en magnetische krachten. Dit leidde tot verwarring tussen de twee verschijnselen of onderzoekers zagen helemaal geen verband tussen elektriciteit en magnetisme.

Pas in 1820 erkende Oersted dat een stroomvoerende geleider een magnetische kracht uitoefent op een nabijgelegen kompasnaald en stelde daarmee vast dat er een magnetisch veld uitgaat van bewegende ladingen. James Clerk Maxwell formuleerde de vergelijkingen van Maxwell in 1864 en ontwikkelde daarmee de wiskundige grondslagen van de elektrodynamica voor een gestandaardiseerde beschrijving van elektromagnetisme.

Lees meer over de geschiedenis der magneten in onze gids.

Grondbeginselen van elektromagnetisme

Elektrische ladingen zijn de bronnen van elektrische velden. Magnetische velden worden gecreëerd door stromen, d.w.z. bewegende ladingen, en in de tijd variërende elektrische velden, die op hun beurt ook weer worden gecreëerd door in de tijd variërende magnetische velden.

Geladen voorwerpen oefenen elektrische krachten op elkaar uit. Er zijn positieve en negatieve elektrische ladingen. Gelijk geladen lichamen (d.w.z. allebei negatief of allebei positief geladen) stoten elkaar af en ongelijk geladen lichamen (één negatief, één positief) trekken elkaar aan. Er is vastgesteld dat de krachten verdwijnen als de ladingen kunnen wegvloeien. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door contact met geaarde metalen onderdelen of gewoon door de geladen lichamen aan te raken, hoewel dit een elektrische schok tot gevolg kan hebben.

Op magneten werkt een kracht, ook al zijn de lichamen niet geladen. Het krachteffect verdwijnt niet als de lichamen geaard of aangeraakt worden. Dit komt doordat de magnetische krachten worden veroorzaakt door de beweging van de elektronen in het magnetische materiaal. De verplaatsing van de lading vindt plaats bij de afzonderlijke atomen van het magnetische materiaal en er is geen overtollige lading die ergens weg kan stromen.

Bewegende ladingen genereren altijd magnetische krachten. Hierdoor ontstaat altijd een magnetisch veld met een noordpool en een zuidpool. Er zijn geen bronnen van het magnetische veld, zoals de ladingen de bronnen van het elektrische veld zijn. Bij een elektromagneet wordt er een sterke stroom door een spoel gestuurd, waardoor er een sterke magnetische kracht ontstaat.

Veel verschijnselen van elektromagnetisme, zoals het bestaan van elektromagnetische golven, kunnen worden voorspeld en berekend op basis van de vergelijkingen van Maxwell.

Elektromagnetisme als verklaring voor krachten en verschijnselen in het dagelijks leven

Naast elektromagnetisme en de bijbehorende krachten zijn de enige andere natuurkundige basiskrachten de zwaartekracht en de kernkrachten. Alle verschijnselen in onze wereld kunnen door deze krachten worden verklaard. Het is opmerkelijk dat bijna alle krachten en verschijnselen die we in het dagelijks leven waarnemen elektromagnetisch van aard zijn. Alleen de krachten van atoomenergie zijn merkbare kernkrachten en de aantrekkingskracht van lichamen door de aarde en de beweging van sterren, planeten en manen aan het hemelgewelf zijn verschijnselen van gravitatie.

Elektrodynamica omvat de theorieën van magnetisme en elektriciteit volledig. Het is verbazingwekkend hoe elektrodynamica in de natuurkunde wordt gebruikt om een grote verscheidenheid aan verschijnselen te verklaren die aanvankelijk niet duidelijk als elektrische of magnetische verschijnselen herkenbaar zijn.

De stabiliteit van materie zelf wordt voornamelijk verklaard door elektromagnetisme. In atomen draaien negatief geladen elektronen rond de positief geladen atoomkern.

De hardheid, kleur, glans, vorm, thermische geleidbaarheid en vele andere eigenschappen van materie kunnen verklaard worden door elektromagnetische krachten. Alle meetbare energiestraling in onze omgeving (behalve deeltjesstraling) zijn elektromagnetische golven, zoals radiogolven, gsm-straling, microgolven, thermische straling, licht en röntgenstraling. Ze verschillen alleen in hun verschillende golflengten.

Als enkele materiaalparameters bekend zijn, kunnen de kleur, de elektrische geleidbaarheid, de reflectie op het oppervlak, de lichttransmissie van een materiaal of de lichtbreking op het oppervlak nauwkeurig berekend worden. Dit geldt niet alleen voor licht, maar ook voor radiogolven, röntgenstraling en alle andere elektromagnetische golven.

Een basiskennis van elektromagnetisme is daarom niet alleen nuttig bij de ontwikkeling van elektronische schakelingen, maar kan ook de meest uiteenlopende verschijnselen in onze omgeving verklaren.

Auteur:
Dr. Franz-Josef Schmitt

Dr. Franz-Josef Schmitt is natuurkundige en de wetenschappelijke leider van het natuurkundepracticum voor gevorderden aan de Martin-Luther-Universiteit Halle Wittenberg. Hij werkte van 2011 tot 2019 aan de Technische Universiteit en leidde diverse onderwijsprojecten en het scheikundeprojectlab. Zijn onderzoek richt zich op tijdgeresolveerde fluorescentiespectroscopie van biologisch actieve macromoleculen. Hij is ook algemeen directeur van Sensoik Technologies GmbH.

Het auteursrecht op de complete inhoud van het compendium (teksten, foto's, afbeeldingen etc.) ligt bij de auteur Franz-Josef Schmitt. Het exclusieve gebruiksrecht van het werk ligt Webcraft GmbH, Zwitserland (als exploitant van supermagnete.de). Zonder uitdrukkelijke toestemming van Webcraft GmbH mag de inhoud noch worden gekopieerd, noch op andere wijze worden gebruikt. Uw suggesties ter verbetering of uw lof aangaande het compendium stuurt u alstublieft per e-mail aan [email protected]
© 2008-2024 Webcraft GmbH