Fiche voor de leerkracht · 15–16 jaar · ongeveer 45–50 minuten
Magnetisme: domeinen, elektromagneten en het veld van de Aarde
Lespagina: echoesof.science/school/nl/magnetism/ages-15-16/ · Werkblad voor leerlingen: echoesof.science/school/nl/magnetism/ages-15-16/print/
Leerdoelen
- Ferromagnetisme verklaren met domeinen en de curietemperatuur.
- Weten dat magnetische polen in paren komen en dat stroom magnetische velden opwekt.
- Onderzoeken welke factoren de sterkte van een elektromagneet bepalen.
- Het veld van de Aarde beschrijven: geodynamo, declinatie, verplaatsing van de pool, ompolingen en de magnetosfeer.
Lesverloop
| Tijd | Activiteit |
|---|---|
| 5 min | Starter: wrijf met een magneet over een nagel en laat de nagel daarna een paar keer op de grond vallen. Test hem telkens. |
| 10 min | Lees de tekst; bespreek de domeinen. |
| 25 min | Onderzoek met de elektromagneet per twee. |
| 5 min | Deel de grafieken; bespreek verzadiging. |
| 5 min | Quiz, of Waar of niet waar? als huiswerk. |
Materiaal voor de proef
- Een ijzeren staaf of grote nagel als kern
- Geïsoleerd koperdraad (ongeveer 3 m)
- Een gelijkspanningsbron met lage spanning (max. 6 V) of een batterijpakket
- Een ampèremeter en een regelbare weerstand (schuifweerstand)
- Een hoopje identieke kleine paperclips (of een kleine stalen massa en een veerunster)
Veiligheid: Gebruik alleen lage spanning (max. 6 V). Spoelen en weerstanden worden heet: schakel uit tussen de metingen en laat de kring nooit aanstaan. Maak geen kortsluiting over de spanningsbron.
Veelvoorkomende misvattingen
| Leerlingen denken misschien… | In werkelijkheid… |
|---|---|
| Het geografische noorden is een magnetische noordpool. | Het is een magnetische zuidpool: het trekt het noordeinde van het kompas aan. |
| Het veld van de Aarde komt van een reusachtige permanente magneet binnenin. | De kern is veel heter dan de curietemperatuur; het veld wordt opgewekt door stromen in de gesmolten buitenkern. |
| Meer stroom geeft altijd een evenredig sterkere elektromagneet. | Met een kern zorgt verzadiging ervoor dat de toename afvlakt. |
Antwoorden werkblad
- Domeinen (kleine magnetische gebiedjes) liggen eerst kriskras; een uitwendig veld richt ze, zodat hun velden optellen. Opwarmen geeft de atomen energie om de domeinen weer in wanorde te brengen; boven de curietemperatuur kunnen ze niet gericht blijven.
- Meer stroom en meer windingen raapten allebei meer paperclips op; bij grote stroomsterkte kan de toename vertragen doordat de kern verzadigd raakt.
- Omdat ongelijke polen elkaar aantrekken: het noordzoekende uiteinde van een kompas wordt ernaartoe getrokken, dus moet het een magnetische zuidpool zijn.
- De magnetische pool verplaatst zich (momenteel ongeveer 55 km per jaar), dus de declinatie op een plaats verandert met de tijd.
Antwoorden quiz
- Boven de curietemperatuur kan ijzer… niet gemagnetiseerd worden. Warmte brengt de domeinen in wanorde; voor ijzer is de curietemperatuur 1043 K.[2]
- De noordzoekende pool van een kompas wijst naar het geografische noorden. Magnetisch is die pool van de Aarde… een zuidpool. Ongelijke polen trekken elkaar aan.[1]
- Wat is volgens het studieboek de bron van alle magnetisme? Bewegende elektrische lading (stroom). Ook permanente magneten danken hun magnetisme aan bewegende ladingen in atomen.[2]
- Wat is magnetische declinatie? De hoek tussen het magnetische noorden en het ware noorden. Ze verschilt van plaats tot plaats.[4]
- Wanneer keerde het magnetische veld van de Aarde voor het laatst om? Ongeveer 750.000–780.000 jaar geleden. Ompolingen gebeuren onregelmatig.[4]
- Waarom maakt een ijzeren kern een elektromagneet veel sterker? De domeinen richten zich naar het veld van de spoel en voegen hun eigen veld toe. De kern wordt zelf een magneet.[2]
Verder gaan
Teken met een kompasje de veldlijnen rond één staafmagneet, en daarna rond twee magneten met gelijke polen naar elkaar en met ongelijke polen naar elkaar. Waar ligt een neutraal punt?
Bronnen in deze les
- [1] College Physics 2e, 22.1 Magnets (OpenStax, Rice University): betrouwbaarheid Hoog
- [2] College Physics 2e, 22.2 Ferromagnets and Electromagnets (OpenStax, Rice University): betrouwbaarheid Hoog
- [3] Earth's Magnetosphere: Protecting Our Planet from Harmful Space Energy (NASA Science): betrouwbaarheid Hoog
- [4] Geomagnetism Frequently Asked Questions (NOAA National Centers for Environmental Information): betrouwbaarheid Hoog
Volledige lijst met links en een opmerking over de betrouwbaarheid van elke bron: echoesof.science/school/nl/magnetism/sources/
Privacy: de lespagina's hebben geen advertenties, geen tracking en geen cookies. Quizantwoorden en spelscores blijven in de browser van de leerling. Voor elke leeftijd komt er een korte video.