Sommige metalen trekken van nature andere metalen aan met een kracht die bekend staat als magnetisme. Zelfs voordat men elektriciteit begreep, vervaardigden wetenschappers kompassen uit kleine stroken van natuurlijk voorkomende magneten die draaien om zich uit te lijnen met het magnetische veld van de aarde, waarbij ze naar het noorden wijzen omdat het veld van zuid naar noord loopt.

Magnetische velden

Wanneer twee metalen elkaar door de ruimte aantrekken, zijn één of beide waarschijnlijk magnetisch. Permanente magneten – die meestal ijzer bevatten – vertonen het sterkste natuurlijke magnetisme, een fenomeen dat ferromagnetisme wordt genoemd. Het magnetische veld van de aarde wordt gegenereerd door de beweging van de gesmolten nikkel-ijzerkern en wordt zichtbaar wanneer geladen deeltjes van de zon in botsing komen met onze atmosfeer nabij de magnetische polen, waardoor het noorderlicht ontstaat.

Elektronen

De kern van protonen en neutronen van elk atoom wordt omringd door elektronen, die een negatieve lading dragen. De rangschikking van deze elektronen geeft atomen een richtingsoriëntatie, en hun orbitale beweging creëert een zwak magnetisch veld. Telkens wanneer een elektrische stroom vloeit, vooral in een cirkelvormig of spiraalvormig pad, ontstaat er een magnetisch veld. Elektromagneten maken gebruik van dit principe, waardoor hun magnetisme met de stroom kan worden in- en uitgeschakeld.

Magnetische metalenlijst

Metalen waarvan de elektronische structuur ervoor zorgt dat hun elektronen gemakkelijker kunnen worden uitgelijnd, vormen sterkere magnetische velden. IJzer, nikkel, kobalt en gadolinium worden het gemakkelijkst gemagnetiseerd. Hoewel aluminium en koper magnetisch gedrag kunnen vertonen, zijn de velden die ze genereren zwak. Oxiden en legeringen die ijzer bevatten, zoals roest en staal, magnetiseren ook gemakkelijk, en hoe groter het aantal uitlijnbare elektronen, hoe sterker de magneet.

Natuurlijke magneten

Magnetiet, een ijzeroxide dat in de natuur voorkomt, vertoont vaak een sterk magnetisch veld en staat algemeen bekend als magneetsteen. Modern onderzoek suggereert dat blikseminslagen deze magneetstenen mogelijk hebben gemagnetiseerd. De kristallijne structuur van Magnetiet zorgt ervoor dat grote groepen moleculen, domeinen genoemd, zich in dezelfde richting kunnen uitlijnen, waardoor een krachtig magnetisch veld ontstaat. Andere mineralen kunnen zwak magnetisme verwerven door het magnetische veld van de aarde, en het bestuderen van gesteenten in de oceaangeul laat zien hoe de magnetische polen van de planeet in de loop van millennia zijn omgedraaid.

Een magneet maken

Het maken van een eenvoudige elektromagneet is eenvoudig:wikkel een groot aantal spoelen koperdraad rond een stalen staaf of spijker, sluit een kleine batterij aan en laat stroom door de spoel lopen. Het metaal wordt magnetisch en blijft enig magnetisme behouden, zelfs nadat de stroom is gestopt en de draad is verwijderd. Bronnen geef stapsgewijze instructies.

• Zorg ervoor dat u het blootliggende metaal van de spijker of de bedrading niet aanraakt terwijl er stroom loopt. Als de draad geïsoleerd is, kunt u deze aanraken, maar het toevoegen van een weerstand kan oververhitting voorkomen.