Je leest:

Schommel in het aardveld

Schommel in het aardveld

Auteur: | 1 maart 2002

In 1820 ontdekte Ørsted dat een elektrische stroom een magneetnaald doet uitwijken, omdat deze stroom een magnetisch veld opwekt. Omgekeerd oefent het magnetisch veld een kracht uit op een geleider waardoor een stroom loopt.

Lorentzkracht

Deze kracht, die meestal Lorentzkracht genoemd wordt, kun je aantonen door een ‘schommel’ van licht metaaldraad tussen de polen van een sterke hoefmagneet te hangen. Wordt door die draad een stroom gestuurd, dan wijkt het schommeltje uit in een richting die afhankelijk is van de richting van de stroom en die van het magnetisch veld. Maar weet je, dat je die proef ook kunt uitvoeren in het magnetisch veld van de aarde?

Een magnetisch veld heeft op elektrische ladingen in rust geen invloed. Maar een magneetveld oefent wel degelijk een kracht uit op bewegende ladingen. Deze kracht werd genoemd naar de Nederlandse fysicus Hendrik Antoon Lorentz (1853 – 1928). De kracht staat loodrecht op de bewegingsrichting van de elektronen en loodrecht op de magnetische veldlijnen.

Om de uitwerking van de kracht zichtbaar te maken, moet je zorgen voor een voldoend sterke stroom en een lange lichte geleider. Voor deze laatste leent zich uitstekend een band aluminiumfolie van 4 à 5 meter lengte met een breedte van ongeveer een centimeter. Bevestig aan beide uiteinden een draad voor de stroomtoevoer. De strook wordt aangesloten aan een gelijkspanningsbron, die een spanning van ongeveer 10 V kan leveren. De stroom moet liefst 5 tot 10 A bedragen.

Zoals je wellicht weet, geldt hier de betrekking F = I.l.B. sin a. Je kunt daaruit opmaken dat we om een zo groot mogelijke kracht te krijgen, een sterke stroom moeten gebruiken en een lange geleider moeten nemen. Deze geleider moet bovendien licht zijn, om de zwaartekracht zo klein mogelijk te houden.

Hangt de band in de richting oost-west op. Schakel nu kort de stroom in en let op de uitwijking van de geleider. De richting van de uitwijking vinden we met de ‘linkerhandregel’: houd de gestrekte linkerhand zo in het magnetisch veld, dat de magnetische veldlijnen in de handpalm treden en de vingers in de stroomrichting wijzen. De gestrekte duim geeft dan de bewegingrichting aan van de stroomgeleider.

De magnetische veldlijnen worden in dit experiment door de aarde zelf geleverd. Ze maken in ons land een hoek van ongeveer 67 graden met het aardoppervlak. Voor ons experiment volstaat dat we aannemen dat ze loodrecht invallen om de richting van de uitwijking te bepalen. Kijk wat er gebeurt als de stroomrichting wordt omgekeerd. Je kunt de uitwijking groter maken, door je ‘schommel’ telkens op het juiste moment een zetje te geven. Dit doe je door de stroom telkens tijdens de opgaande beweging van het lint even te sluiten. Met deze proef kun je het bestaan van het aardmagnetisch veld aantonen zonder gebruik te maken van een kompas.

Overigens is de magnetische flux aan de magnetische polen van de aarde groter dan aan de evenaar. Bovendien verandert het aardmagnetisch veld sterk van plaats tot plaats. In de omgeving van Moskou is dat veld zeer zwak. Daar zal onze schommel amper uitwijken.

Dit artikel is eerder verschenen in nummer 2 uit de jaargang 2002 van het blad Archimedes.

Dit artikel is een publicatie van Archimedes.
© Archimedes, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 maart 2002

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.