Magnetische velden en veldlijnen
Het aardmagnetisch veld aan het oppervlak is ongeveer 25 tot 65 microtesla. Binnen de spoel van een MRI-scanner in het ziekenhuis is het veld tienduizenden keren sterker.
Een krachtenkaart
Een magneet kan een andere magneet aantrekken of afstoten zonder die aan te raken. Om deze werking op afstand te beschrijven, gebruiken natuurkundigen voor de ruimte rond een magneet een magnetisch veld: het B-veld. Op ieder punt heeft dit veld zowel een richting als een sterkte. De richting wordt bepaald met een klein kompas: het veld wijst in dezelfde richting als het noorduiteinde van de kompasnaald. Het kompas is klein genoeg om het veld dat het meet niet te verstoren.
Plaats kompassen helemaal rondom een staafmagneet en verbind de richtingen die ze aangeven. Zo ontstaan veldlijnen. OpenStax vat hun eigenschappen samen in vier regels. Ten eerste volgt het veld op elk punt de lijn die daar loopt, zodat een kompas zich langs die lijn richt. Ten tweede laat de afstand tussen de lijnen de sterkte zien: dicht opeengepakte lijnen betekenen een sterk veld. Ten derde kruisen veldlijnen elkaar nooit, omdat het veld op ieder punt maar één richting heeft. Ten vierde vormen ze gesloten lussen zonder begin of einde. Buiten de magneet lopen ze van de noordpool naar de zuidpool; binnen de magneet gaan ze verder van zuid terug naar noord.
Veldlijnen zijn een tekenhulpmiddel, geen draden in de ruimte. Hun patroon kun je wel zien door ijzervijlsel op papier boven een magneet te strooien. Elk deeltje wordt een klein magneetje en draait met het veld mee. Zo vormen de deeltjes krommen die bij de veldlijnen passen.
Sleep om te draaien. Scroll of knijp om te zoomen.
Veldsterkte meten: de tesla
De SI-eenheid van magnetische veldsterkte is de tesla (T). Eén tesla is een sterk veld: een draad van 1 m met stroom 1 A dwars op een veld van 1 T ondervindt 1 N kracht. Dus 1 T = 1 N/(A·m). Alledaagse velden zijn veel zwakker. Daarom zie je vaak microtesla (μT, miljoensten van een tesla) en nanotesla (nT, miljardsten). De oudere gauss is nog gebruikelijk in geologie en op magneetetiketten: 1 gauss = 10⁻⁴ T = 100 000 nT.
Enkele referentiewaarden helpen. De National Centers for Environmental Information van NOAA geven voor het aardoppervlak ongeveer 25 000 tot 65 000 nT: 25 tot 65 μT of 0.25 tot 0.65 gauss. OpenStax rondt vaak af op 5.0 × 10⁻⁵ T, oftewel 50 μT. Uitgewerkte voorbeelden gebruiken 1.50 T voor een sterke laboratoriummagneet en 2.01 T binnen een grote spoel zoals in MRI-scanners. Dat is ongeveer 40 000 keer het aardmagnetisch veld.
| Veld | Sterkte |
|---|---|
| Aardoppervlak (NOAA-bereik) | 25 tot 65 μT |
| Aarde, de afgeronde waarde uit OpenStax | 50 μT = 5.0 × 10⁻⁵ T |
| Sterke laboratoriummagneet (voorbeeld uit OpenStax) | 1.50 T |
| Grote spoel zoals in MRI (voorbeeld uit OpenStax) | 2.01 T |
Twee magneten: de velden tellen op
Wanneer twee magneten dicht bij elkaar staan, is het veld op ieder punt de som van de twee velden, die je als pijlen optelt. Zet een noordpool tegenover een zuidpool: de lijnen lopen recht door de tussenruimte van de ene magneet de andere in. Het veld in die opening is sterk en de magneten trekken elkaar aan. Zet je twee noordpolen tegenover elkaar, dan buigen de lijnen van beide magneten naar de zijkant af. Ze worden zijwaarts uit de opening geduwd. Precies halverwege de polen ligt een punt waar de twee velden elkaar opheffen. Een kompas op precies die plek heeft geen voorkeursrichting. Alleen het zwakke magnetische veld van de aarde stuurt de naald dan nog.
Dit optellen verklaart ook waarom een kompas op een bureau misleidend kan zijn. Een stalen bureauframe, luidsprekermagneet of stroom door nabije bedrading maakt een eigen veld. Dat kan dichtbij sterker zijn dan het aardmagnetisch veld van 25 tot 65 μT. De naald volgt dan het totale veld, niet het noorden. Wil je een betrouwbare meting, houd het kompas dan uit de buurt van metaal en elektrische apparaten.
| Richting van B | De richting waarin het noorduiteinde van een kompasnaald wijst |
| Dicht opeen liggende veldlijnen | Een sterk veld |
| Buiten een magneet lopen de veldlijnen… | Van N naar S |
| Tesla (T) | 1 T = 1 N/(A·m) |
| 1 gauss | 10⁻⁴ T = 100 000 nT |
- Een kompas toont de veldrichting: het noorduiteinde wijst langs B.
- Veldlijnen raken aan B, liggen bij sterkere velden dichter opeen, kruisen nooit en vormen gesloten lussen die buiten de magneet van N naar S lopen.
- De SI-eenheid is de tesla; 1 gauss = 10⁻⁴ T.
- Het aardmagnetisch veld aan het oppervlak is ongeveer 25 tot 65 μT.
- Buiten een staafmagneet lopen de veldlijnen:
- Van N naar S
- Van S naar N
- In rechte lijnen van beide polen af
- In cirkels rond het midden
- Waar liggen de veldlijnen rond een staafmagneet het dichtst bij elkaar?
- Vlak bij de polen
- Ver van de magneet
- In het midden van de zijkant
- Overal op gelijke afstand
- Waarom kunnen twee veldlijnen elkaar nooit kruisen?
- Het veld heeft op elk punt één richting
- De lijnen stoten elkaar af
- Ze bestaan uit ijzer
- Ze bestaan alleen binnen magneten
- Hoeveel nanotesla is 1 gauss?
- Het aardmagnetisch veld is ergens 50 000 nT. Hoeveel gauss is dat?
- Druk 50 μT uit in tesla, in eenheden van 10⁻⁵ T (dus 5.0 betekent 5.0 × 10⁻⁵ T).
- Hoeveel keer sterker dan 50 μT is een veld van 2.01 T? (afronden op een geheel getal)
- Langs welke richting wijst het noorduiteinde van een kompasnaald?
- De magnetische veldrichting
- Altijd de geografische noordpool
- Het dichtstbijzijnde stuk ijzer
- De elektrische veldrichting
- IJzervijlsel dat je over een magneet strooit, richt zich omdat:
- Elk deeltje een kleine magneet wordt en langs het veld draait
- De deeltjes elektrisch geladen zijn
- Luchtstromen de deeltjes voortduwen
- Zwaartekracht de deeltjes naar de polen trekt
- Binnen een staafmagneet lopen de veldlijnen:
- Van S naar N
- Van N naar S
- Nergens; ze stoppen bij de polen
- In cirkels
Bronnen van deze cursus (16)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 22.1 Magnets (all magnets have N and S poles, north-seeking and south-seeking, like poles repel and unlike attract, poles cannot be separated, the magnetic pole near the geographic North Pole is a south magnetic pole, sunspots come in N/S pairs)
- 22.2 Ferromagnets and electromagnets (iron, cobalt, nickel, gadolinium; neodymium alloys; domains grow to millimetre size; Curie temperature of iron 1043 K (770 °C); Oersted saw a compass needle deflected by a current; electromagnets in scrapyard cranes, particle accelerators and MRI; electric current is the source of all magnetism; no monopoles observed)
- 22.3 Magnetic fields and field lines (direction = where a compass north end points; four rules: tangent, density = strength, never cross, closed loops from N to S outside)
- 22.7 Magnetic force on a current-carrying conductor (F = I l B sin θ, 1 T = 1 N/(A·m), example 20.0 A, 5.00 cm, 1.50 T gives 1.50 N; motors)
- 22.9 Magnetic fields produced by currents (Oersted 1820, right hand rule 2, B = μ0 I ÷ (2π r), μ0 = 4π × 10⁻⁷ T·m/A, Earth's field about 5.0 × 10⁻⁵ T, 25 A at 5.0 cm gives twice that; loop centre B = N μ0 I ÷ 2R; solenoid B = μ0 n I, 2000 loops over 2.00 m with 1600 A gives 2.01 T, MRI; ferromagnetic cores)
- 23.1 Induced emf and magnetic flux (Faraday's iron-ring apparatus, emf only while the field changes, magnet pushed into a coil, faster motion gives more emf, generators, Φ = B A cos θ)
- NIST CODATA 2022 vacuum magnetic permeability μ0 = 1.25663706127(20) × 10⁻⁶ N/A² (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mu0)
- NOAA NCEI Geomagnetism Frequently Asked Questions (ncei.noaa.gov/products/geomagnetism-frequently-asked-questions): field like a dipole at Earth's centre, over 90% from the outer core, intensity roughly 25,000 to 65,000 nT (0.25 to 0.65 gauss)
- 1 gauss = 100,000 nT, declination = angle between magnetic north and true north (east positive)
- inclination, dip poles, dipole axis 9.41° from the rotation axis (WMM2020, 2020.0)
- north magnetic pole moving about 55 km per year north-northwest (2001 and 2007 surveys)
- last reversal about 750,000 to 780,000 years ago, reversals spaced 5 thousand to 50 million years, a reversal would take several thousand years, models renewed every five years, blackout zones where H < 2000 nT, compass balance weights differ by hemisphere, true bearing = magnetic bearing + declination
- NOAA NCEI news "World Magnetic Model 2025 Released" (17 December 2024)
- NOAA NCEI "December 2025 State of the Geomagnetic Field" (north dip pole 36 km/yr and south dip pole 9 km/yr since 1 January 2025)
- USGS, "Pre-gilbertian conceptions of terrestrial magnetism" (pubs.usgs.gov/publication/70009843): Gilbert's De Magnete (1600) first suggested that Earth behaves as a great magnet. Royal Institution, Michael Faraday's ring-coil apparatus (rigb.org): made August 1831, success on 29 August 1831, the first electric transformer
- APS News "This Month in Physics History" (Aug 2001): Faraday's electromagnetic rotation experiments of September 1821, the principle behind the electric motor.
Geraadpleegd: 2026-10-17