De twee uiteinden van een magneet

De meeste mensen zijn wel bekend met de algemene eigenschappen van magneten, maar zijn minder bekend met de bron van magnetisme. Het traditionele concept van magnetisme draait om het magnetisch veld en wat bekend staat als een dipool. Magnetische velden komen later in deze module uitvoeriger aan de orde, maar voor nu is de term “magnetisch veld” niet meer dan een beschrijving van een volume ruimte waarin een verandering van energie optreedt. Deze verandering in energie kan worden gedetecteerd en gemeten. De plaats waar een magnetisch veld kan worden gedetecteerd dat een materiaal verlaat of binnenkomt, wordt een magnetische pool genoemd.

Magnetische polen zijn nooit afzonderlijk waargenomen, maar komen altijd in paren voor, vandaar de naam dipool. Daarom is een dipool een voorwerp dat aan het ene uiteinde een magnetische pool heeft en aan het andere uiteinde een tweede, gelijke maar tegengestelde, magnetische pool.

Een staafmagneet kan worden beschouwd als een dipool met een noordpool aan het ene uiteinde en een zuidpool aan het andere uiteinde. Een magnetisch veld kan worden gemeten door de dipool aan de noordpool te verlaten en de magneet aan de zuidpool te retourneren. Als een magneet in tweeën wordt gesneden, ontstaan uit één magneet twee magneten of dipolen. Dit doorsnijden en creëren van dipolen kan doorgaan tot op atomair niveau. De bron van magnetisme ligt dus in de basisbouwsteen van alle materie…het atoom. De applets hieronder laten zien hoe magneten en hun polen met elkaar interageren.

Experiment 1

Experiment 2

Experiment 3

Belang van magnetische polen

Wat je hierboven hebt waargenomen is het gedrag van de noord- en zuidpool van een magneet. Een uiteinde van een staafmagneet zal altijd naar het noorden willen wijzen als hij vrij hangt. Dit wordt de noord-zoekende pool van de magneet genoemd, of gewoon de noordpool. Het andere uiteinde wordt de zuidpool genoemd. De naald van een kompas is zelf een magneet, en de noordpool van de magneet wijst dus altijd naar het noorden, behalve als hij in de buurt van een sterke magneet is. In Experiment 1, wanneer je het kompas in de buurt van een sterke staafmagneet brengt, wijst de naald van het kompas in de richting van de zuidpool van de staafmagneet. Wanneer je het kompas weghaalt bij de staafmagneet, wijst het weer naar het noorden. We kunnen dus concluderen dat het noordelijke uiteinde van een kompas wordt aangetrokken door het zuidelijke uiteinde van een magneet.

Dit kan een beetje verwarrend zijn, omdat het lijkt dat wat wij de noordpool van de aarde noemen, eigenlijk haar magnetische zuidpool is. Vergeet niet dat een kompas een magneet is en dat de noordpool van een magneet wordt aangetrokken door de zuidpool van een magneet. Deze situatie zien we ook in Experiment 1 & 2. In Experiment 2, wanneer je de noordpool van een magneet naar de zuidpool van de andere magneet beweegt, trekken de twee magneten elkaar aan. Maar als je in experiment 3 de zuidpool van een magneet naar de zuidpool van een andere magneet beweegt, stoten de twee magneten elkaar af en kun je ze niet samen bewegen. De regel voor magnetische polen is dat gelijke polen elkaar afstoten en ongelijke polen elkaar aantrekken.

Gebruik van een kompas

Omdat de noordzoekende pool van een kompas altijd naar het noorden wil wijzen, kan het kompas nuttig zijn om ons te helpen navigeren. Met een kompas kunnen we altijd zien welke richting het noorden is en als je het noorden kent, ken je ook alle andere richtingen. Een kompas en een kaart zijn onmisbare hulpmiddelen bij boswandelingen. Aangezien de noordzoekende pool van de kompasnaald altijd naar het noorden wordt aangetrokken, moet de aarde wel een enorme magneet zijn met aan elk uiteinde een magnetische pool. Dit is precies het geval, maar het magnetische noorden is iets anders dan de noordelijke draaiingsas van de aarde. Wetenschappers geloven dat de beweging van de vloeibare ijzeren kern van de aarde en andere zaken verantwoordelijk zijn voor het magnetische veld rond de aarde.