Hoe werkt een magneet?

Kort antwoord: elk elektron gedraagt zich als een piepklein magneetje (door zijn spin). In de meeste materialen wijzen die magneetjes alle kanten op en heffen ze elkaar op. In een permanente magneet staan ze grotendeels in dezelfde richting, vastgezet door de kristalstructuur. Samen vormen ze een magnetisch veld met een noord- en een zuidpool. Dat veld trekt ferromagnetische materialen aan (ijzer, staal, nikkel, kobalt) en trekt andere magneten aan of stoot ze af.

Stap voor stap: van atoom tot magneet

1. Elektronen: elk elektron heeft een magnetisch moment door zijn spin. In atomen zoals ijzer, kobalt en neodymium heffen die momenten elkaar niet volledig op; zo'n atoom is zelf een klein magneetje.
2. Domeinen: in ferromagnetische materialen richten naburige atomen zich vanzelf naar elkaar, in gebiedjes van micrometers groot: magnetische domeinen (Weiss-domeinen).
3. Ongemagnetiseerd: in een gewoon stuk ijzer wijzen de domeinen verschillende kanten op. Van buiten merk je niets.
4. Magnetiseren: een sterk extern veld draait alle domeinen dezelfde kant op.
5. Permanent: in zacht ijzer vallen de domeinen daarna terug, maar in een permanente magneet houdt de kristalstructuur ze vast. Hoe goed dat lukt, heet coerciviteit.

Waarom trekt een magneet staal aan?

Staal is zelf geen magneet, maar wel ferromagnetisch. Komt het in het veld van een magneet, dan richten de domeinen in het staal zich tijdelijk naar dat veld. Het staal wordt dan zelf een (tijdelijke) magneet met een tegengestelde pool naar de magneet toe, en dus trekken ze elkaar aan. Haal je de magneet weg, dan valt het staal grotendeels terug.

Op welke materialen werkt een magneet?

Aluminium en koper zijn niet magnetisch, maar een bewegende magneet wekt er wel wervelstromen in op die hem afremmen. Laat je een neodymium magneet door een koperen buis vallen, dan valt hij opvallend langzaam.

Waarom is neodymium zo sterk?

De verbinding Nd₂Fe₁₄B combineert veel ijzer (hoge magnetisatie) met neodymium, dat de magnetisatie sterk in één kristalrichting vastzet. Daardoor heeft neodymium de hoogste energiedichtheid van alle permanente magneten: 5 tot 10 keer meer dan ferriet. Zie hoe sterk is een neodymium magneet?

Permanente magneet of elektromagneet?

• Permanente magneet: werkt altijd, zonder stroom. Voorbeelden: neodymium, ferriet, AlNiCo, samarium-kobalt.
• Elektromagneet: een spoel met een ijzeren kern die alleen magnetisch is als er stroom loopt. Aan- en uitschakelbaar, bijvoorbeeld in relais, deursloten en hijsmagneten.

Veelgestelde vragen

Kan een magneet zijn kracht verliezen door gebruik?

Nee, een magneet verbruikt geen energie als hij iets vasthoudt. Zie waarom verliezen magneten hun kracht?

Waarom heeft een magneet altijd twee polen?

Omdat het veld uit gesloten lussen bestaat: het komt uit de noordpool en gaat terug in de zuidpool. Breek je een magneet doormidden, dan heb je twee magneten met elk een noord- en een zuidpool.

Lees ook

• Wat is een magnetisch veld?
• Waarom trekken magneten elkaar aan of stoten ze elkaar af?
• Wat is neodymium?

Hulp nodig bij het kiezen? Gebruik de Magneetadviseur of neem contact met ons op.