Hoofdstuk 8

aEen permanente magneet kan een stukje weekijzer makkelijk magnetiseren, als de magneet wordt weggehaald verdwijnt het magnetisme in het weekijzer weer. Magnetische veldlijnen; lopen van noord naar zuid, buiten de magneet; snijden elkaar nooit; de richting geeft aan in welke richting een kompasnaaldje zou wijzen als je hem daar neer zou zetten; hoe dichter de lijnen op elkaar zitten, hoe sterker de magnetische kracht.
Bij een spoel, elektromagneet, kun je de rechterhandregel gebruiken; vorm een vuist, je vingers geven de richting van de stroom door de windingen aan, voor- of achterlangs, je duim wijst dan in de richting van het, bij benadering, homogene veld (veldlijnen zijn evenwijdig en even sterk) binnen de spoel. Wijst je duim naar links, dan is de noordpool van de spoel links, en de zuidpool rechts. Een weekijzer in de spoel kan het magneetveld sterker maken. Als je een kompasnaaldje binnen een spoel houdt, zal de noordpool naar de noordpool van de spoel gaan wijzen, dit komt omdat de veldlijnen in die richting wijzen. Bij een rechte stroomdraad kun je de rechterhand regel als volgt gebruiken; vorm een vuist, je duim wijst in de richting van de stroom, je vingers geven dan automatisch de richting van de veldlijnen om de draad aan. Als een veld niet homogeen is zal een magneetje in de buurt niet alleen richten, maar er ook naar toe of juist vanaf bewegen. Waterstofatomen kunnen zich in een magnetisch veld in twee richtingen richten; met de richting mee, grondtoestand, of er precies tegen in, aangeslagen toestand. De aangeslagen toestand bevat iets meer energie, dus zal het atoom automatisch terug vallen naar de grondtoestand, waarbij er een foton wordt uitgezonden. Een MRI-scan slaat deze atomen aan, die na verloop van tijd een foton terug sturen, deze fotonen worden gemeten en er ontstaat een beeld. Supergeleidende spoelen moeten koel gehouden worden aangezien de warmteontwikkeling evenredig is met het kwadraat van de stroomsterkte en je niet wilt dat de draad doorbrandt.

Lorentzkracht; een magneet en een stroomdraad oefenen een kracht op elkaar uit, de kracht, het magneetveld en de stroom moeten loodrecht op elkaar staan. Is dit niet het geval bij het magneetveld kun je hem ontbinden met de parallellogram methode. Rechterhandregel: duim in de richting van de stroom, vingers in de richting van het magnetisch veld, handpalm is dan de richting van de kracht. Stel je hebt twee stroomdraden; dan gebruik je de kracht en stroom van de een en het veld van de ander, of juist andersom. Als je de stromen omdraait, draaien de krachten niet, dit komt omdat de velden ook mee omdraaien, met een draad gaat dit niet op, omdat je de stroomrichting en de richting van de veldlijnen van verschillende voorwerpen gebruikt. In een luidspreker beweegt de stroomdraad onder invloed van de magneet door lorentzkracht. Elektromotor; na de eerste kwart draaiing van de spoel in een magneetveld komt de spoel in de dode stand, de lorentzkrachten zorgen niet voor verdere beweging. Toch schiet hij hierdoor heen, door de snelheid die hij al heeft. Als er dan niks zou gebeuren zou hij terug geduwd worden door de magneten naar de dode stand. Echter doordat de aansluiting tussen de spoel en de spanningsbron wordt verwisseld beweegt hij verder. Deze sleecontacten zijn niet in woorden uit te leggen; oftewel zie google. Er is telkens een maximale kracht, en in de dode stand geen kracht, om er voor te zorgen dat de kracht bij benadering even groot blijft worden er vaak meerdere spoelen gebruikt. De spoel die in het gunstigste staat is wordt telkens ingeschakeld. Magnetohydrodynamische voortstuwing, zorgt door middel van lorentzkracht naar achteren op het water voor een vooruit beweging van de boot. Railgun; projectiel tussen twee rails, ze vormen een soort winding, die zijn eigen magnetische veld, en door de stroom door het projectiel wordt afgevuurd.

Inductiespanning; een draad beweegt in een magnetisch veld, er ontstaat een denkbeeldige spanning in tegengestelde richting aan de beweegrichting, met die denkbeeldige spanning en het magneetveld kun je een lorentzkracht bepalen, omdat protonen en neutronen vast zitten in het materiaal zijn het de elektronen die gaan bewegen, de echte stroom ‘loopt’ in de tegengestelde richting aan de beweeg richting van de elektronen. Er ontstaat alleen een stroom als er een gesloten kring is, anders ontstaat er een spanning. Let op met de plus en min kanten, beredeneer vanuit de elektronen en niet vanuit de stroom! De elektronen lopen ergens naar toe en dus wordt dat min. Ze lopen dan buiten de spoel wel van min naar plus. Magnetische flux: het aantal veldlijnen door een oppervlak. De wet van Lenz: ‘de inductiespanning die ontstaat, is zodanig dat de richting van de inductiestroom, die bij gesloten kring loopt, de oorzaak van zijn ontstaan tegenwerkt’. Dit kun je op twee manieren benaderen: 1. Een spoel nadert een noordpool van een magneet, aan die kant ontstaat dan dus een noordpool in de spoel. 2. De spoel gaat voor een meeflux zorgen wanneer de flux afneemt, en voor een tegenflux wanneer de flux toeneemt, alleen bij een fluxverandering loopt er een inductiestroom. De inductiespanning is evenredig met de afgeleide van de flux. De flux is maximaal en veranderd even niet (bij een ronddraaiende spoel tussen twee polen) als de binnenkant van de spoel evenwijdig is aan de magneten. Je zou ze er door heen kunnen steken, U is dan dus ook nul. De flux is nul en veranderd maximaal, als de binnenkant van de spoel loodrecht op de polen staat.