Magnetische spanning
Wat is magnetische spanning?
De magnetische spanning beschrijft het magneetveld tussen de noordpool en de zuidpool, waarbij rekening wordt gehouden met de afstand tussen de polen. Als het magnetisch veld op een bepaalde plek erg groot is, dan is de magnetische spanning overeenkomstig ook groot. Iets dergelijks geldt ook in de elektronica. De elektrische spanning is gelijk aan het elektrische veld vermenigvuldigd met de afstand tussen de polen. Een groot elektrisch veld bij een grote afstand van de polen kan alleen met een overeenkomstig grote spanning worden opgewekt.Inhoudsopgave
Excursie: Elektrische Spanning
Zoals een elektrische spanning wordt gedefinieerd door elektrische velden kan men ook een magnetische spanning definiëren door magnetische velden. Het is daarbij nuttig om de elektrische situatie nog eens te overdenken:Als tussen twee elektrisch geladen condensatorplaten een elektrische spanning (U) van bijvoorbeeld 1 000 Volt heerst en deze condensatorplaten een afstand van 1 meter (d) hebben, dan kan het elektrische veld (E) direct worden aangegeven: Er geldt:
\(E=\frac{U}{d}\)
Het elektrische veld bedraagt dus 1 000 V/m.
Omgekeerd kan men de elektrische spanning tussen de platen verkrijgen door het elektrische veld (wanneer dit langs de weg constant is) met de lengte van de weg, dus de afstand van de platen, te vermenigvuldigen.
Als het elektrische veld van de plaats (x) afhangt, dan moet de elektrische spanning worden berekend door een padintegraal over het elektrische veld:
\(U=\int_{0}^d E(x)dx\)
waarbij bij plaatsonafhankelijkheid van E zoals gebruikelijk eenvoudig met de weglengte d kan worden vermenigvuldigd:
\(U=\int_{0}^d Edx=E\cdot{d}\)
Men kan de elektrische spanning vergelijken met de kracht van een pomp die in een stroomkring de ladingen zoals het water in een waterkringloop pompt.
De hoeveelheid water komt overeen met de stroom en hangt bij een gegeven pompkracht (spanning) alleen af van de dikte van de leidingen (weerstand). Het vermogen (P) van de pomp komt overeen met het product van pompkracht (spanning, U) en hoeveelheid water (stroom, I) :
P=U•I
De afbeelding illustreert de relatie tussen de magnetische spanning U
tussen de noordpool en de zuidpool van de hoefijzermagneet en de magnetische veldsterkte H.
De formule geldt hierbij alleen voor het eenvoudige geval van een plaats onafhankelijk magnetisch veld H.
Als in een hoefijzermagneet een magnetisch veld met de sterkte H
aanwezig is en de polen een afstand d
hebben, dan is de magnetische spanning tussen de polen U
= H•d.
Als de afstand groter is, moet de spanning tussen de polen groter zijn om hetzelfde veld te verkrijgen.
Definitie van de magnetische spanning
Men kan zich de magnetische spanning voorstellen als de elektrische spanning. Door de spanning tussen twee magnetische polen met constante afstand werkt er een kracht op magnetische momenten, die evenredig is aan de magnetische spanning. Bij constante afstand van de polen is het magneetveld dus evenredig aan de magnetische spanning.De magnetische spanning hangt dus net zo samen met het magneetveld als de elektrische spanning met het elektrische veld:
Het magneetveld H
moet worden vermenigvuldigd met de afstand d
tussen de polen die dit veld opwekken, om de magnetische spanning te verkrijgen.
Als het magneetveld tussen de polen constant is (bijvoorbeeld bij een hoefijzermagneet), geldt:
De elektrische stroom komt overeen met de magnetische flux
Φ.
Met behulp van de magnetische spanning Umag
en de magnetische flux Φ
kan dus ook een magnetische weerstand
Rmag
worden gedefinieerd:
\(R_{mag}=\frac{U_{mag}}{\Phi}\)
In materialen met een grote magnetische permeabiliteit ("doordringbaarheid") is de magnetische flux zeer groot. De magnetische weerstand is omgekeerd evenredig met de magnetische flux en daarmee omgekeerd evenredig met de magnetische permeabiliteit. Een supergeleider heeft weliswaar geen elektrische weerstand, maar een oneindig grote magnetische weerstand. De magnetische permeabiliteit van een supergeleider is nul.
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.
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 bij Webcraft GmbH (als exploitant van supermagnete.de). Zonder uitdrukkelijke toestemming van Webcraft GmbH mag de inhoud noch worden gekopieerd, noch op andere wijze worden gebruikt.
© 2008–2026 Webcraft GmbH
© 2008–2026 Webcraft GmbH
