Magnetisme en elektriciteit zijn twee van de meer mysterieuze fenomenen van de alledaagse wereld. Elektriciteit is de beweging van submicroscopisch geladen deeltjes door een materiaal. Deze stroom van ladingen, of "stroom", die door de draden van een huis beweegt, levert de elektrische energie die moderne gereedschappen en apparaten nodig hebben. Magnetisme is een onzichtbare kracht waarmee magneten andere magneten en bepaalde metalen op afstand kunnen verplaatsen. Hoewel schijnbaar heel verschillende dingen, zijn magnetisme en elektriciteit in feite zeer nauw verwant.
Elektriciteit creëert magnetisme
In 1820 merkte de Deense natuurkundige Hans Christian Orsted iets ongewoons op tijdens experimenten met elektriciteit. Hij ontdekte dat wanneer een elektrische stroom in een draad vloeide, de naald van een dichtbij geplaatst kompas zou bewegen. Het enige dat dat kon doen, was een magnetisch veld. Orsted had ontdekt dat een elektrische stroom een magnetisch veld opwekt.
Magnetisme creëert elektriciteit
Michael Faraday, toen hij hoorde van de ontdekking van Orsted, geloofde dat als elektrische stromen magnetische velden zouden kunnen creëren, magnetische velden in staat zouden moeten zijn om elektrische stromen te genereren. In 1831 ontdekte Faraday tijdens het uitvoeren van een reeks experimenten om zijn idee te testen, dat een magneet die in de buurt van een draad beweegt, ervoor kan zorgen dat er een elektrische stroom in die draad vloeit.
Het principe van elektromagnetische inductie
De magneet hoefde niet eens te bewegen om stroom op te wekken. De belangrijkste factor was dat het magnetische veld rond de draad zou veranderen. Deze verandering kan worden veroorzaakt door een bewegende magneet, of door de magneet stil te houden en de spoel te bewegen, of door het vermogen in een elektromagneet te vergroten of te verkleinen. Dit principe, dat een veranderend magnetisch veld een elektrische stroom in een geleider zal induceren, werd bekend als de wet van elektromagnetische inductie.
Natuurlijke elektriciteit maakt natuurlijke magneten
De ontdekking van Orsted laat zien waarom magneten magnetische velden hebben die andere objecten kunnen verplaatsen. Alle materie is opgebouwd uit atomen. Geladen elektronen draaien om een dichte atoomkern. Alles wat een stroom is, is een bewegende elektrische lading. Dat betekent dat elk atoom in de natuur is omgeven door een kleine elektrische stroom, wat betekent dat alle atomen een klein magnetisch veld hebben, want zoals Orsted aantoonde, genereren elektrische stromen magnetische velden. In de meeste materialen wijzen deze kleine atoommagneten in alle richtingen en heffen ze elkaars effecten op. Dit is de reden waarom de meeste materialen niet magnetisch zijn. Maar in sommige materialen staan deze kleine magneten in een rij, waardoor een krachtig magnetisch veld ontstaat. Deze materialen zijn magneten en zijn bijna altijd van een soort metaal.
De verbinding
Zoals Orsted en Faraday hebben aangetoond, zijn magnetisme en elektriciteit zeer nauw met elkaar verbonden. De een lijkt de ander te kunnen scheppen. Zelfs natuurlijke magneten zijn magnetisch vanwege alle kleine elektrische stroompjes die er op de juiste manier doorheen lopen. Het zou niet verkeerd zijn om te zeggen dat magnetisme en elektriciteit twee verschillende aspecten van hetzelfde fenomeen zijn.