Relatie tussen magnetische veldsterkte (H) en fluxdichtheid (B)

In veel uitleg over magneten worden de begrippen magnetische veldsterkte (H) en magnetische fluxdichtheid (B) door elkaar gebruikt. Dat is begrijpelijk, maar fysisch niet juist. Beide grootheden beschrijven een ander aspect van magnetisme. In dit artikel leggen we uit wat het verschil is, hoe H en B samenhangen en waarom dit onderscheid essentieel is om magnetisch gedrag, materiaalinvloeden en krachtverschillen in de praktijk te begrijpen.

Twee grootheden met een verschillende rol

Magnetische veldsterkte H beschrijft de magnetiserende invloed die wordt aangelegd. Je kunt H zien als de oorzaak: de prikkel die magnetische domeinen probeert uit te lijnen. Deze veldsterkte kan worden opgewekt door een permanente magneet of door een elektrische stroom, bijvoorbeeld in een spoel. Magnetische fluxdichtheid B beschrijft het resultaat daarvan: hoe sterk het magnetisch veld zich daadwerkelijk manifesteert op een bepaalde plek, rekening houdend met het materiaal waarin het veld zich bevindt. B is dus niet alleen afhankelijk van H, maar ook van de eigenschappen van het medium. Een uitgebreide uitleg van beide afzonderlijke begrippen vind je in de artikelen over magnetische veldsterkte (H) en magnetische fluxdichtheid (B).

Waarom H en B niet hetzelfde zijn

In een leeg medium, zoals lucht, is de relatie tussen H en B eenvoudig en vrijwel lineair: meer veldsterkte leidt tot een evenredig hogere fluxdichtheid. In ferromagnetische materialen verandert dat beeld drastisch. Staal en andere magnetische materialen versterken het aangelegde veld doordat magnetische domeinen zich uitlijnen. Dat betekent dat dezelfde magnetische veldsterkte H in het ene materiaal kan leiden tot een hoge fluxdichtheid B, terwijl diezelfde H in een ander materiaal nauwelijks effect heeft. Het materiaal vormt dus de brug tussen oorzaak en resultaat.

De rol van magnetische domeinen

Ferromagnetische materialen bestaan uit microscopische gebieden waarin magnetische momenten lokaal zijn uitgelijnd. Zonder extern veld zijn deze domeinen willekeurig georiënteerd. Wanneer een magnetische veldsterkte wordt aangelegd, draaien steeds meer domeinen mee in de richting van het veld. In het begin levert een kleine toename van H een grote toename van B op, omdat veel domeinen nog vrij kunnen meebewegen. Naarmate meer domeinen zijn uitgelijnd, neemt die gevoeligheid af. Dit verklaart waarom de relatie tussen H en B in magnetische materialen niet lineair is.

Hysterese: waarom de weg terug anders is

Wanneer de aangelegde veldsterkte weer wordt verminderd, keren magnetische domeinen niet automatisch terug naar hun oorspronkelijke toestand. Een deel van de uitlijning blijft behouden. Dat verschijnsel noemen we remanentie. Om het materiaal weer te ontmagnetiseren is een tegengestelde veldsterkte nodig, die samenhangt met de coërciviteit van het materiaal. Dit gedrag wordt beschreven door de hysterese-lus: een karakteristieke kromme die laat zien hoe B reageert op veranderingen in H. Meer hierover lees je in het artikel over magnetische hysterese en restmagnetisme.

Verzadiging: wanneer extra H weinig oplevert

Bij voldoende hoge veldsterkte zijn vrijwel alle magnetische domeinen uitgelijnd. Het materiaal is dan magnetisch verzadigd. Extra verhoging van H leidt nog maar tot een geringe toename van B. In dit gebied verliest het materiaal zijn versterkende werking. Dit is een belangrijk inzicht bij magnetische toepassingen: meer veldsterkte betekent niet altijd een proportioneel sterker magnetisch veld. De praktische gevolgen hiervan worden uitgelegd in magnetische verzadiging van staal.

Wat deze relatie verklaart in de praktijk

Het onderscheid tussen H en B helpt om veel praktische verschijnselen te begrijpen. Het verklaart waarom: - dezelfde magneet op verschillende staalsoorten anders presteert, - een dunne laklaag of luchtspleet grote invloed heeft, - opgegeven houdkrachten alleen onder ideale omstandigheden gelden, - magneten niet oneindig sterker worden bij extra materiaal of veld. De stap van fluxdichtheid naar daadwerkelijke kracht wordt pas gemaakt wanneer het magnetisch veld interacteert met een belasting. Die overgang komt aan bod in het kennisdeel Van veld naar kracht, onder andere in houdkracht in kilo’s als referentiepunt en trekkracht bepalen.

Samenvattend

Magnetische veldsterkte H beschrijft de aangelegde magnetiserende invloed, terwijl magnetische fluxdichtheid B het resulterende magnetische veld weergeeft. De relatie tussen beide wordt sterk bepaald door het materiaal waarin het veld zich bevindt. In ferromagnetische materialen is deze relatie niet lineair door domeinvorming, hysterese en verzadiging. Begrip van de samenhang tussen H en B vormt de sleutel tot het doorgronden van magnetisch gedrag, zowel in theorie als in praktische toepassingen. MagneetjesWinkel.nl – de betrouwbare bron voor magneten en magneetkennis.

Technisch team MagneetjesWinkel.nl
De informatie op deze pagina is zorgvuldig samengesteld door het technisch team van MagneetjesWinkel.nl. Zo ben je verzekerd van betrouwbare en actuele informatie over magneten en hun toepassingen.