Natuurkunde basisschool en onderbouw · Grades 1–9
6Magneten
Op de koelkastdeur houden kleine figuurtjes tekeningen omhoog zonder lijm, zonder plakband, zonder haakjes. Trek er een af: niets plakkerigs aan de achterkant — en toch springt het terug en houdt het vast. In die figuurtjes zit een magneet, en magneten zitten vol verrassingen die een heel hoofdstuk aan proefjes waard zijn.
6.1 Wat een magneet pakt
Definitie 6.1 (Magneten)
Een magneet is een bijzonder stuk steen of metaal dat bepaalde dingen naar zich toe trekt zonder ze aan te raken. We zeggen dat de magneet ze aantrekt. De dingen die hij aantrekt blijven eraan hangen; de rest laat hem volkomen koud.
Voorbeeld 6.2 (Probeer het: de pakproef)
Loop met een magneet door je huis en probeer hem uit op: een paperclip, een spijker, de koelkastdeur, een houten lepel, een plastic bouwsteentje, een vel papier, een glas, een kurk. De magneet pakt de paperclip, de spijker en de koelkastdeur — en negeert alle andere. Alleen sommige dingen gehoorzamen aan magneten.
Voorbeeld 6.3 (Het lievelingsmetaal van de magneet)
Kijk naar wat er gepakt werd: paperclip, spijker, koelkastdeur. Ze zijn allemaal van ijzer gemaakt (of van staal, dat vooral uit ijzer bestaat). Hout, plastic, papier, glas, steen: nooit. En hier komt de mooie verrassing: zelfs sommige metalen worden genegeerd — probeer maar eens een muntje of een velletje aluminiumfolie. Een magneet houdt niet van metaal; hij houdt van ijzer.
6.2 Hoe ver een magneet reikt
Voorbeeld 6.4 (Probeer het: door dingen heen pakken)
Leg een paperclip op tafel en houd je magneet onder het tafelblad, vlak onder de clip. Beweeg de magneet: de clip glijdt als bij toverslag over de tafel — de aantrekking gaat dwars door het hout heen. Het lukt ook door papier, door karton en door een glas water: laat een clip in het glas vallen en laat hem met de magneet langs de wand omhoog lopen, zonder je vingers nat te maken.
Opmerking 6.5 (Trekken zonder aanraken)
Bedenk hoe vreemd dit is. Om speelgoed te verplaatsen moet je het aanraken: duwen, trekken, schoppen. De magneet verplaatst de clip dwars door lege lucht, door hout, door water, zonder iets aan te raken. Maar heel weinig dingen in de natuur kunnen werken zonder aanraking — bewaar dit wonder in een hoekje van je hoofd, want het komt veel later terug als een van de diepste ideeën van deze cursus.
Methode 6.6 (Magneetvissen)
Een spel voor twee, en een eerlijke proef op het bereik:
- Bind een magneet aan een touwtje — dat is de hengel;
- strooi paperclips over de vloer — dat zijn de vissen;
- laat de magneet van hoog boven een clip langzaam zakken;
- stop met zakken op het moment dat de clip omhoogspringt naar de magneet.
De sprong komt pas als de magneet dichtbij is: de aantrekking is sterk vlak bij de magneet en zwakt verderop snel af.
6.3 Twee magneten samen
Voorbeeld 6.7 (Probeer het: trekken of duwen?)
Neem twee magneten, in elke hand één, en breng hun uiteinden langzaam bij elkaar. Soms springen ze op elkaar af en klikken ze aan elkaar vast. Draai nu één magneet om, met het andere uiteinde vooraan: breng ze weer bij elkaar, en nu voel je een zachte, veerkrachtige duw — de magneten weigeren elkaar aan te raken, alsof er een onzichtbaar kussen tussen zit. Dezelfde twee magneten: zo trekken ze, omgedraaid duwen ze.
Opmerking 6.8 (De twee uiteinden)
De twee uiteinden van een magneet zijn dus niet hetzelfde, ook al zien ze er eender uit! Elke magneet heeft twee verschillende uiteinden, en het spel van trekken en duwen hangt af van welke uiteinden elkaar ontmoeten. Doe ook de paperclipproef: clips klitten samen aan de twee uiteinden van een staafmagneet en negeren het midden grotendeels. Die twee bijzondere uiteinden hebben namen en een beroemde taak — reizigers de weg wijzen over de hele wereld — maar dat verhaal wacht op een later jaar van dit boek.
6.4 Oefeningen
Oefening 6.1 ★
Sorteer in “de magneet pakt het” en “de magneet negeert het”: een spijker; een kurk; een paperclip; een plastic eendje; een stalen lepel; een vel papier.
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.1.
Gepakt: de spijker, de paperclip, de stalen lepel. Genegeerd: de kurk, het plastic eendje, het vel papier.
Oefening 6.2 ★
Van welk materiaal houdt een magneet? Noem twee metalen of materialen die de magneet toch negeert.
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.2.
IJzer (en staal, dat vooral uit ijzer bestaat). Toch genegeerd: een muntje en aluminiumfolie — metalen, maar geen ijzer.
Oefening 6.3 ★
Een tekening hangt aan de koelkastdeur onder een magneetfiguurtje. Wat zit er tussen de magneet en de deur? Wat laat dat zien over de aantrekking van de magneet?
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.3.
Het vel papier (de tekening) zit ertussen. De aantrekking van de magneet gaat dwars door het papier heen naar de ijzeren deur — ze werkt door dingen heen.
Oefening 6.4 ★
Een paperclip valt in een glas vol water. Hoe krijg je hem er met een magneet uit zonder je vingers nat te maken?
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.4.
Schuif de magneet tegen de buitenkant van het glas, naast de clip, en laat hem langzaam langs de wand omhoog lopen: de clip volgt binnenin tot aan de rand, aangetrokken door het glas en het water heen.
Oefening 6.5 ★
Bij het magneetvissen van Methode 6.6 springt de clip pas op als de magneet dichtbij komt. Wat vertelt dat je over de aantrekking ver van de magneet?
Oefening 6.6 ★
Breng twee magneten met de uiteinden naar elkaar toe: ze klikken aan elkaar. Met welke ene beweging laat je diezelfde twee magneten juist uit elkaar duwen?
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.6.
Eén van de twee magneten omdraaien, zodat het andere uiteinde vooraan komt. Dan duwen ze elkaar weg in plaats van aan elkaar te klikken.
Oefening 6.7 ★
Waar klitten de paperclips op een staafmagneet samen: in het midden of aan de uiteinden? Wat zegt dat over waar een magneet het sterkst is?
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.7.
Aan de uiteinden — het midden negeren de clips grotendeels. Een magneet is het sterkst aan zijn twee uiteinden.
Oefening 6.8 ★
Noem één manier waarop een magneet lijkt op jouw hand die speelgoed verschuift, en één manier waarop hij daar volkomen van verschilt. (Denk aan Opmerking 6.5.)
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.8.
Hetzelfde: allebei kunnen ze iets naar je toe trekken. Anders: jouw hand moet het speelgoed aanraken, terwijl de magneet de clip dwars door lege lucht, door hout en door water trekt zonder iets aan te raken.
Oefening 6.9 ★★
Tom zegt: “Magneten trekken alles aan wat van metaal is.” Bedenk een proefje met een muntje, een spijker en aluminiumfolie om de zin van Tom te toetsen, zeg wat er zal gebeuren — en verbeter zijn zin.
Oplossing
Oplossing van Oefening 6.9.
Houd de magneet om beurten bij elk voorwerp. De spijker springt ernaartoe; het muntje en de folie bewegen niet, hoewel ze allebei van metaal zijn. De zin van Tom klopt dus niet; verbeterd: “Magneten trekken dingen van ijzer (of staal) aan, niet elk metaal.”