Magnetische noordpool en zuidpool

Veel van onze Magnetisme van A-Z pagina's bevatten formules, die uitsluitend met Javascript kunnen worden getoond. Wij raden u daarom aan, Javascript voor het bekijken van deze pagina's in te schakelen.

Wat wordt er onder magnetische noordpool en zuidpool verstaan?

Noordpool en zuidpool zijn de beide verschillende polen van een permanente magneet. Hierbij gaat het magnetisch veld uit van de noordpool en verloopt, zoals via veldlijnen kan worden afgebeeld, naar de zuidpool. Binnenin de magneet sluiten de veldlijnen dan weer aaneen. Gelijknamige polen stoten elkaar af (dus noord- tegen noordpool resp. zuid- tegen zuidpool). Tegengestelde polen trekken elkaar daarentegen aan. De magnetische kracht op een ferromagnetisch materiaal (bijv. ijzer) is zowel aan de noordpool als aan de zuidpool aantrekkend.

Inhoudsopgave

Elke magneet heeft twee polen. Dit is een fundamentele eigenschap die elektrische velden en magneetvelden onderscheidt.

Een magneetveld ontstaat wanneer er een stroom vloeit. Dus altijd wanneer elektrische ladingen zich verplaatsen. In dit geval ontstaat er echter altijd een veld met twee polen, een noordpool en een zuidpool. Daarom spreekt men ook wel van een dipoolveld. Het lijkt op het elektrische veld van twee tegengestelde ladingen, de elektrische dipool.

Ook in een permanente magneet, dus in een gemagnetiseerd materiaal, bestaan elementaire elektronenspins met een magnetisch moment, die als elementaire magneten kunnen worden beschouwd. Het macroscopische magneetveld van de permanente magneet is de som van de bijdragen van alle elementaire magneten. De elektronenspins hebben daarbij hetzelfde effect als atomaire kringstromen en hebben elk een magnetische noord- en zuidpool.

Terwijl een elektrische lading, bijvoorbeeld een negatief geladen elektron, een elektrisch veld veroorzaakt, bestaat er geen enkele "magnetische lading". Het is niet mogelijk om slechts één enkele magnetische pool te maken.

Men zegt dat het elektrische veld bronnen heeft (namelijk de elektrische lading) en dat het magneetveld daarentegen bronvrij is. Het ontstaat als een dipoolveld (met noord- en zuidpool) wanneer elektrische ladingen zich verplaatsen. Er bestaat geen echt bewijs voor de bronvrijheid van het magneetveld, maar tot nu toe heeft ook niemand een "magnetische lading" waargenomen.

Met behulp van de Maxwellvergelijkingen kan echter wiskundig worden aangetoond dat er geen afzonderlijke magnetische polen bestaan. Men moet echter de Maxwellvergelijkingen accepteren, aangezien hun geldigheid zelf niet bewezen kan worden.

Afbeelding van de magnetische noordpool en zuidpool

Elke magneet heeft een noordpool (N) en een Zuidpool (S). Als men een permanente magneet breekt, dan heeft men twee kleinere magneten, die ook elk een noordpool en een zuidpool hebben. Dit kan men begrijpen door het feit, dat een magneetveld door uitgelijnde elektronenspins in het materiaal ontstaat. Deze hebben zoals piepkleine kringstromen in het materiaal een magnetisch moment en veroorzaken op elk punt een noordpool en een zuidpool, wiens krachten overlappen met het macroskopische magneetveld.

Aantrekking en afstoting van de magneetpolen

Wanneer de noordpool van een staafmagneet in de buurt van de noordpool van een andere magneet wordt gebracht, dan stoten de beide magneten elkaar af. Wanneer men echter de zuidpool van een staafmagneet in de buurt van de noordpool van een andere magneet brengt, dan werkt de kracht tussen de magneten aantrekkend.

Om deze bewering te testen dient men alleen een magneet aan een uiteinde in zijn hand te nemen en men zal vaststellen, dat het vrije eind altijd van een kant van de andere magneet wordt aangetrokken, maar van de andere kant van de magneet wordt afgestoten.

Tussen gelijknamige polen van verschillende magneten (dus tussen de noordpool en de noordpool of tussen de zuidpool en de zuidpool) werken dus altijd afstotende krachten. Tussen niet gelijknamige polen van verschillende magneten (dus tussen de noordpool en de zuidpool) werken daarentegen aantrekkende krachten.

Het magnetisch veld verleent ons er een voorstelling van, hoe de krachtwerking van een magneet uitgaat. In de fysica wordt de sterkte van een magneetveld meestal met de magnetische fluxdichtheid B aangegeven en wordt in de eenheid Tesla ofGauss gemeten.

Veldlijnen van magneten

Met behulp van veldlijnen kan men een magneetveld visualiseren. Hierbij lopen de veldlijnen van magnetische velden altijd in gesloten lussen. De veldlijnen van magneetvelden hebben dus geen begin- en eindpunt. De reden dat de veldlijnen gesloten lussen vormen, ligt juist in het feit dat het magneetveld geen bron en dus altijd een noordpool en een zuidpool heeft.

Begint men bij de noordpool van een magneet, dan lopen de veldlijnen loodrecht van het oppervlak van de noordpool van de magneet weg en krommen zich naar de zuidpool, totdat ze loodrecht op het oppervlak van de magnetische zuidpool aankomen. In het magnetische materiaal zelf lopen de veldlijnen echter weer terug naar het beginpunt aan de noordpool en vormen zo een gesloten lus.

De krachtwerking van de magneet op een magnetisch proefobject, zoals bijvoorbeeld een kompasnaald, is proportioneel aan de dichtheid van de veldlijnen. De uitlijning van de kompasnaald vindt tangentieel aan de veldlijnen plaats.

Experimenteel kan men zich een voorstelling maken van het bestaan van het magneetveld rondom de magneet, door ijzervijlsel op een vel papier te strooien, waaronder zich een magneet bevindt. Het ijzervijlsel rangschikt zich dan in golvende structuren, die als een afbeelding van de veldlijnen kunnen worden geïnterpreteerd.

Noordpool en zuidpool van een magneet zijn per definitie vastgesteld. De veldlijnen lopen per definitie van de noordpool naar de zuidpool. Dit betekent dat er geen fysiek principe is dat bepaalt welke pool van een magneet de noordpool is en welke de zuidpool is.

Grafiek – Veldlijnen van een magneten verlopen van de noordpool naar de zuidpool

Het verschil tussen de magnetische en geografische noordpool

Afbeelding 1: Aardbol met geografische en magnetische polen van de aarde. Terwijl de geografische noordpool gedefinieerd is door het snijpunt van de aardas (rood) in de richting van de poolster, bevindt zich de magnetische zuidpool van de aarde, waar kompasnaalden op zijn uitgericht (de groene punt) in zijn buurt. In de buurt van het zuidelijke snijpunt van de draaias ligt de magnetische noordpool (rode punt).

Ook de aarde heeft een magneetveld als onzichtbaar beschermend schild tegen kosmische straling en zonnewind. Het wordt veroorzaakt door onderaardse stromen van het vloeibare inwendige van de aarde. De noordpool van de aarde is echter gedefinieerd als het snijpunt van de gedachte draaias door het aardoppervlak in de richting van de poolster. Dit punt wordt daarom ook preciezer als "geografische noordpool" genoemd. Een magnetische pool van de aarde bevindt zich weliswaar in de buurt van de geografische noordpool, dit is echter precies de magnetische zuidpool van de aardbol. Zo wijst de noordpool van de kompasnaald naar het noorden, omdat zich daar de magnetische zuidpool bevindt, die in de buurt van de geografische noordpool ligt (afbeelding 1).

Hoe u zelf een kompas kunt bouwen, leest u in Het eenvoudigste kompas ter wereld.

Het aardmagnetisch veld

Illustratie van het magnetisch veld van de aarde

Afbeelding 2: Aardmagnetisch veld dat de zonnewind om de aarde afbuigt resp. gedeeltelijk aan de polen opvangt. (Bron: Herbert Bolz, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons)

Ontstaan door de beweging van vloeibaar ijzer in de buitenste kern van de aarde, strekt het magnetisch veld zich ver uit in de ruimte en beschermt het zo het leven op onze planeet tegen de hoogenergetische deeltjes van de zonnewind (afbeelding 2). De polen van het magnetisch veld, zoals gezegd – niet te verwarren met geografische polen, zijn voortdurend in beweging. Deze verplaatsing van de polen wordt veroorzaakt door veranderingen in de circulatie van het vloeibare kernmateriaal. Opmerkelijk is ook dat het magnetisch veld van de aarde zich af en toe omkeert, een fenomeen waarbij de magnetische noordpool de zuidpool wordt en omgekeerd. Deze poolomkeringen, die zich over duizenden jaren voltrekken, maken deel uit van een natuurlijke cyclus waarvan de precieze oorzaken nog steeds worden onderzocht. Het begrip van het aardmagnetisch veld is niet alleen van belang voor de wetenschap; het speelt ook een cruciale rol in de navigatie en in veel technologische toepassingen.

Hoe ontstaat het noorderlicht?

Het noorderlicht, ook bekend als Aurora Borealis, ontstaat door interacties tussen geladen deeltjes van de zonnewind en de magnetosfeer van de aarde. Deze deeltjes worden door het aardmagnetisch veld naar de polen geleid, waar ze in de bovenste atmosfeer in botsing komen met gasatomen en -moleculen en deze doen oplichten. Het aardmagnetisch veld fungeert daarbij als een leidend systeem dat de deeltjes langs de magnetische veldlijnen naar de poolgebieden voert, wat het ontstaan van de gloeiende aurora's in deze gebieden mogelijk maakt. Dit leidt tot fascinerende, bewegende, vaak groenachtige lichtverschijnselen die bij helder weer vooral op noordelijke breedtegraden te zien zijn.

Hoe oriënteren trekvogels zich aan het magnetisch veld van de aarde?

Trekvogels gebruiken het aardmagnetisch veld als navigatiehulpmiddel, doordat zij door gespecialiseerde zintuigcellen de magnetische velden kunnen waarnemen en daardoor richtingsoriëntatie verkrijgen. Deze zintuigcellen, die vaak in de buurt van de ogen of de snavel zijn gelokaliseerd, stellen de vogels in staat om magnetische veldlijnen "te zien" of te voelen, wat hen helpt zich te oriënteren tijdens hun lange zwerftochten tussen broed- en wintergebieden. Deze magnetische zintuiglijke eigenschap vult andere navigatiemethoden aan, zoals oriëntatie aan de hand van sterren, zon en geografische herkenningspunten, en is een fascinerend voorbeeld van het aanpassingsvermogen van de dierenwereld aan natuurlijke fenomenen.

Auteur:
Dr. Franz-Josef Schmitt

Dr. Franz-Josef Schmitt is natuurkundige en de wetenschappelijke leider van het natuurkundepracticum voor gevorderden aan de Martin-Luther-Universiteit Halle Wittenberg. Hij werkte van 2011 tot 2019 aan de Technische Universiteit en leidde diverse onderwijsprojecten en het scheikundeprojectlab. Zijn onderzoek richt zich op tijdgeresolveerde fluorescentiespectroscopie van biologisch actieve macromoleculen. Hij is ook algemeen directeur van Sensoik Technologies GmbH.

Het auteursrecht op de complete inhoud van het compendium (teksten, foto's, afbeeldingen etc.) ligt bij de auteur Franz-Josef Schmitt. Het exclusieve gebruiksrecht van het werk ligt Webcraft GmbH, Zwitserland (als exploitant van supermagnete.nl). Zonder uitdrukkelijke toestemming van Webcraft GmbH mag de inhoud noch worden gekopieerd, noch op andere wijze worden gebruikt. Uw suggesties ter verbetering of uw lof aangaande het compendium stuurt u alstublieft per e-mail aan [email protected]
© 2008-2025 Webcraft GmbH