Wat maakt een magneet magnetisch?
Een magneet lijkt op het eerste gezicht een eenvoudig voorwerp: hij trekt metaal aan en heeft een noord- en zuidpool. Maar wat er werkelijk gebeurt, speelt zich af op een veel kleinere schaal. De reden dat een magneet magnetisch is, ligt in de manier waarop atomen en elektronen zich in bepaalde materialen gedragen. Wanneer veel kleine magnetische gebieden in dezelfde richting staan, ontstaat één gezamenlijk magnetisch veld dat buiten de magneet zichtbaar wordt als magnetische kracht.
Om dit goed te begrijpen, is het nuttig eerst te weten wat een magneet precies is. Op de pagina wat is een magneet wordt de basis uitgelegd. In dit artikel kijken we specifiek naar de oorzaak van magnetisme zelf.
Magnetisme ontstaat door bewegende elektronen
In elk atoom bewegen elektronen rond de kern. Deze elektronen hebben naast hun beweging ook een eigenschap die spin wordt genoemd. Zowel de beweging als de spin veroorzaken kleine magnetische veldjes. In de meeste materialen staan deze veldjes willekeurig gericht en heffen ze elkaar op, waardoor er geen zichtbaar magnetisch effect ontstaat.
In sommige materialen, zoals ijzer, nikkel en neodymium, kunnen deze kleine magnetische veldjes elkaar juist versterken. Dat gebeurt wanneer groepen atomen dezelfde magnetische richting aannemen. Deze groepen noemen we magnetische domeinen.
Magnetische domeinen en gezamenlijke richting
Een magnetisch domein is een klein gebied in een materiaal waarin de magnetische richting gelijk staat. Zolang domeinen willekeurig georiënteerd zijn, blijft het materiaal niet merkbaar magnetisch. Wanneer veel domeinen dezelfde richting krijgen, ontstaat een meetbaar magnetisch veld dat buiten het materiaal zichtbaar wordt.
Hoe dit magnetisch veld zich gedraagt en waarom een magneet altijd een noord- en zuidpool heeft, wordt verder uitgelegd in het artikel hoe werkt een magneet.
Waarom niet elk materiaal magnetisch is
Niet alle materialen kunnen magnetisch worden. Alleen zogenoemde ferromagnetische materialen hebben een structuur waarin magnetische domeinen zich blijvend kunnen uitlijnen. Materialen zoals hout, kunststof of aluminium missen deze eigenschap, waardoor hun interne magnetische veldjes elkaar blijven opheffen.
Het type materiaal bepaalt daarom of een magneet sterk kan zijn en hoe stabiel die magnetische eigenschappen blijven. Verschillen tussen magneetmaterialen worden uitgebreider besproken op de pagina soorten magneten.
Wanneer wordt een materiaal een echte magneet?
Een materiaal wordt pas een echte magneet wanneer voldoende magnetische domeinen dezelfde richting hebben. Dit kan gebeuren onder invloed van een sterk extern magnetisch veld. Het proces waarbij dit gebeurt, heet magnetiseren. Hoe dat technisch werkt en waarom magnetisatie blijvend kan zijn, lees je in het artikel over magnetiseren van magneten.
De mate waarin een materiaal deze uitlijning behoudt, hangt samen met eigenschappen zoals hysterese en restmagnetisme. Deze worden verder uitgelegd in magnetische hysterese en restmagnetisme.
Waarom een magneet zijn kracht kan verliezen
De magnetische toestand blijft alleen bestaan zolang de uitlijning van de domeinen behouden blijft. Hoge temperaturen, sterke schokken of een tegengesteld magnetisch veld kunnen deze ordening verstoren. Daardoor kan een magneet gedeeltelijk zijn kracht verliezen.
Meer hierover lees je in invloed van temperatuur op houdkracht en in hittebestendigheid van magneten, waar wordt uitgelegd hoe temperatuur de magnetische structuur kan beïnvloeden.
Mini-definitieblok
Magnetisch domein: een gebied in een materiaal waarin de magnetische richting gelijk staat.
Magnetisch veld: het gebied rond een magneet waarin magnetische kracht werkzaam is.
Ferromagnetisme: eigenschap van materialen waarvan de magnetische domeinen zich blijvend kunnen uitlijnen.
Magnetiseren: het proces waarbij magnetische domeinen in dezelfde richting worden gebracht.
Dit artikel hoort bij de onderwerpen: Basis van magnetisme · Werking van magneten · Materiaalgedrag & magnetische eigenschappen