Remanentie

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 is remanentie?

De remanentie of ook wel remanente fluxdichtheid in een ferromagnetisch materiaal (bijv. ijzer) uit zich via meetbare magnetische krachten, die overblijven, wanneer het materiaal tijdelijk was blootgesteld aan een magnetisch veld en werd gemagnetiseerd. De numerieke waarde van de remanentie geeft aan hoe sterk de magnetisatie is. De maximale remanentie is een materiaalspecifieke waarde, die kan worden bepaald uit de hysteresecurve.

Inhoudsopgave

Onder remanentie wordt de magnetisering verstaan die in een ferromagnetisch materiaal achterblijft nadat een extern magneetveld is uitgeschakeld. Men spreekt ook van remanentiefluxdichtheid.

Wanneer een lichaam aan een extern magneetveld wordt blootgesteld, vindt er magnetisering plaats. Het magneetveld dat door de magnetisering zelf ontstaat, is in ferromagnetische materialen bijzonder sterk en is in dezelfde richting als het externe magneetveld.

Remanentie bij ferromagnetische materialen

Bij kamertemperatuur zijn alleen de elementen ijzer, nikkel en kobalt ferromagnetisch. Daarnaast zijn er nog ferromagnetische legeringen en verbindingen, evenals elementen die bij lage temperaturen ferromagnetisch worden.

Ferromagnetische stoffen vertonen op hun beurt een sterke remanentie wanneer het externe magneetveld wordt uitgeschakeld.

Remanentie kan in het dagelijks leven worden waargenomen wanneer een ijzerhoudend lichaam, zoals een schaar, wordt blootgesteld aan een sterk magneetveld. Men kan dan waarnemen dat de schaar ijzerhoudende spelden kan aantrekken, ook al is de magneet al van de schaar verwijderd.

Fysieke verklaring van de remanentie

Om de remanentie te verklaren kan men zich voorstellen dat elke stof is opgebouwd uit atomen met atoomkernen en elektronen. De elektronen hebben een zogenaamde "spin", die magnetische eigenschappen heeft.

De fysica van remanentie heeft iets te maken met de elektronspin. De elektronspins gedragen zich als piepkleine elementaire magneten. Zonder een extern magnetisch veld zijn ze niet uniform uitgelijnd en zijn ze ook voortdurend in beweging. Deze beweging neemt toe bij hogere temperaturen. Als men zich de elektronspins als staafmagneten voorstelt, dan wijzen de polen van deze vele kleine staafmagneten in verschillende en bovendien voortdurend wisselende richtingen. Het lichaam is daarom als geheel niet magnetisch.

Bij de magnetisatie van een ferromagnetisch lichaam in een extern magnetisch veld worden de elementaire magneten allemaal parallel uitgelijnd. De noordpool van alle microscopische magneten wijst in de ene richting, de zuidpool in de andere richting.

Als de temperatuur niet te hoog is, blijven in een ferromagneet de elektronspins ook uitgelijnd wanneer het externe magnetische veld wordt verwijderd. Dit komt door een onderlinge wisselwerking van de elektronspins, de zogenaamde uitwisselingsinteractie, die in ferromagneten bijzonder sterk is. Elke elementaire magneet wordt in zijn uitlijning gestabiliseerd. Het lichaam blijft dan als geheel merkbaar magnetisch. Deze blijvende magnetisatie is de remanentie.

In magnetisch harde materialen blijft bij hetzelfde externe magnetische veld een grotere remanentie bestaan dan in magnetisch zachte materialen.

Remanentie verdwijnt wanneer het gemagnetiseerde lichaam sterk wordt verhit of sterk wordt geschud, omdat dit de uitlijning van de elektronspins weer verandert. Ook een tegengesteld gepolariseerd magnetisch veld kan de remanentie laten verdwijnen. Hiervoor is een heel specifieke magnetische veldsterkte nodig, het zogenaamde coërcitief veld, zodat enerzijds volledige demagnetisatie optreedt, maar anderzijds nog geen tegengesteld gepolariseerde remanentie ontstaat.

Het effect dat de magnetisatie van ferromagnetische lichamen niet strikt evenredig is met de verandering van het externe magnetische veld, waardoor remanentie blijft bestaan wanneer het externe magnetische veld wordt uitgeschakeld, wordt ook wel hysterese genoemd.

De sterkte van de remanentie wordt aangegeven door de zogenaamde magnetische fluxdichtheid,

die wordt gemeten in de eenheden Tesla of Gauss. Daarbij geldt de omrekening 1 T = 1 Tesla = 10 000 Gauss = 10 kG.

Afbeelding van de hysteresecurve voor een magnetisch zacht materiaal (links) en een magnetisch hard materiaal (rechts). Voor het nog niet gemagnetiseerde materiaal toont de rode "nieuw curve" het verloop van de magnetisatie over het externe veld aan. Daarbij geldt de respectieve curve voor het door de pijlen weergegeven verloop.

Typische punten van de hysteresecurve zijn het coercitiviteitsveld H_c, dat nodig is om de remanentie van het materiaal door het externe veld te compenseren, evenals de remanentie B_R zelf, die de resterende magnetische fluxdichtheid bij een verdwijnend extern magnetisch veld aangeeft. Ten slotte is er de verzadigingsfluxdichtheid B_S, waarbij alle elektronspins zijn uitgelijnd.

In elke magneet is door de oriëntatie van de elektronspins een bepaalde hoeveelheid aan energie opgeslagen, welke wordt aangegeven door het energieproduct. De oriëntatie van de elektronspins wordt bij hoge temperaturen vernietigd. De opgeslagen magnetische energie (de grootte van het energieproduct als getal) evenals de maximale gebruikstemperatuur (aangegeven met een lettercombinatie, bijvoorbeeld "N" voor 80 °C) bepalen de kwaliteit van de magneet. Een magneet met een hoge kwaliteit heeft dus ook een hoge remanentie en daarmee sterke magnetische krachten.

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.de). 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