Theorie-15: elektromagnetisme

(gepubliceerd op 20-05-2026)

De ontdekking van de samenhang tussen elektriciteit en magnetisme heeft geleid tot de theorie van het elektromagnetisme, een van de belangrijkste prestaties van de menselijke geest.

Inleiding tot elektromagnetisme

De belangrijkste ontdekking uit de menselijke beschaving?

Algemeen wordt aangenomen dat het leren gebruiken van het vuur dé belangrijkste ontdekking van de mensheid is geweest. Wij vinden dat de ontdekking van het verband tussen magnetisme en elektriciteit net zo belangrijk is geweest. Zonder de exploitatie van dit elektromagnetisme zouden wij immers:

       - Onze huizen nog verlichten met kaarsen en gasvlammetjes.

       - Onze voeding koken op gas- of kolenfornuizen.

       - Onze huizen verwarmen met door gas of stookolie gevoede ketels.

       - Ons verplaatsen op paarden of met stoom aangedreven voertuigen.

       - Alleen kranten en tijdschriften als informatiebron gebruiken.

       - Naar mensen toe moeten reizen voor een bespreking. 

Wat is elektromagnetisme?

Samen met de zwaartekracht, de sterke kernkracht en de zwakke kernkracht behoort elektromagnetisme tot de vier fundamentele krachten van de natuur. Wanneer elektrische en magnetische velden elkaar beïnvloeden, ontstaat een elektromagnetisch veld. Een in grootte variërend elektrisch veld kan een magnetisch veld opwekken. Dat in grootte variërend magnetisch veld kan weer een elektrisch veld opwekken. Omdat deze twee verschijnselen elkaar voortdurend opvolgen in de tijd, kunnen ze samen door de ruimte bewegen als één elektromagnetische golf. In de onderstaande figuur is een poging gewaagd een dergelijke golf voor te stellen in een driedimensionaal assenstelsel X-Y-Z.

Voorstelling van een elektromagnetische golf. (© geeksforgeeks)

De golflengte van de elektromagnetische golf

De belangrijkste eigenschap van zo'n golf in haar golflengte. Het is de afstand tussen twee opeenvolgende punten met identieke grootte, bijvoorbeeld de afstand tussen twee toppen van het elektrische veld.

Het aantal van deze perioden per seconde is gelijk aan de frequentie f van de golf.

De golflengte wordt voorgesteld door de Griekse letter λ en wordt wiskundig gedefinieerd als de verhouding tussen de voortplantingssnelheid van het licht en frequentie van de golf:

λ = c / f

met:

       - λ = de golflengte in meter

       - c = de lichtsnelheid in vacuüm, ongeveer 300.000 km/s 

       - f = de frequentie van het golfverschijnsel in Hz

FORMULES IN DIT ARTIKEL
VERMENIGVULDIGEN: Het vermenigvuldigingsteken wordt voorgesteld door een bullet tussen de factoren: a • b = c DELEN: Het gedeeld door teken wordt voorgesteld door een schuine streep: a / b = c

Het ontstaan van elektromagnetische golven 

Elektromagnetische golven ontstaan wanneer elektrische ladingen versnellen of van beweging veranderen. Een typisch voorbeeld zijn de elektronen die heen en weer bewegen in een antenne. Daardoor gaat de antenne een elektromagnetische golf uitstralen. Ook geladen deeltjes in de zon wekken elektromagnetische golven op, die ons bereiken als infrarood, ultraviolet of zichtbaar licht.

De constante snelheid van elektromagnetische golven

Alle elektromagnetische golven bewegen zich in het luchtledige ('vacuüm') met dezelfde snelheid, ongeveer 300.000 kilometer per seconde. Dat noemt men de 'lichtsnelheid'. Deze lichtsnelheid is een fundamentele constante van de natuur. Men heeft namelijk ontdekt dat iedere waarnemer, stilstaand of bewegend, een elektromagnetische golf met dezelfde snelheid ziet voorbij komen. Met de klassieke mechanica kan men dit niet verklaren. Volgens die theorie is de waargenomen snelheid van de golf immers afhankelijk van de snelheid van de waarnemer en dus niet constant (lees verder). Het was Einsteins relativiteitstheorie die een verklaring gaf voor dit vreemde verschijnsel en daarmee de volledige fysica op zijn kop zette.

Golven zonder voortplantingsmedium

Geluid-, massa- en vloeistofgolven hebben een medium (lucht, water, aarde, etc.) nodig om zich voort te kunnen planten. Elektromagnetische golven hebben dat niet nodig. Ze kunnen zich verplaatsen door een absoluut vacuüm, zoals in het heelal heerst.

Vijf wetenschappers legden de basis voor de elektromagnetische theorie

De kennis over elektromagnetisme ontstond niet in één keer. Diverse wetenschappers bouwden voort op elkaars ontdekkingen. Maar voor het begrijpen van de verbanden tussen elektriciteit en magnetisme en het verklaren van het natuurverschijnsel elektromagnetisme zijn vijf namen van belang:

       - Ørsted

       - Ampère

       - Faraday

       - Maxwell

       - Hertz

In de volgende paragrafen gaan wij het verschijnsel 'elektromagnetisme' ontdekken aan de hand van de prestaties van deze vijf wetenschappers.

Hans Christian Ørsted

Stroomvoerende draden wekken een magnetisch veld op

Lange tijd werden elektriciteit en magnetisme als aparte natuurverschijnselen gezien. Dat veranderde in 1820 door een experiment van de Deense natuurkundige Hans Christian Ørsted. Ørsted ontdekte dat een kompasnaald bewoog wanneer er elektrische stroom door een draad liep. Dat betekent dat een elektrische stroom een magnetisch veld produceert. Dat was een revolutionaire ontdekking. Voor het eerst werd aangetoond dat elektriciteit en magnetisme iets met elkaar te maken hebben.

Het experiment van Hans Christian Ørsted.
(© 1876 Agustin Privat-Deschanel)

Hij was echter niet in staat een verklaring voor zijn ontdekking te verzinnen. Hij probeerde ook niet een wiskundig model op te stellen voor het verschijnsel. In juli 1820 publiceerde hij een artikel in het Latijn, met het resultaat van zijn ontdekking: 'Experimenta circa effectum Conflictus Electrici in Acum Magneticam' dat al snel vertaald werd in de belangrijkste Europese talen. 

De rechterhand regel

Rond elke draad waar elektrische stroom I doorheen loopt ontstaat dus een magnetisch veld B. Dit veld vormt cirkels rondom de draad. De richting van het magnetisch veld kan worden bepaald met de zogenaamde rechterhand regel. Als de duim van uw rechterhand in de richting van de stroom I wijst, wijzen uw gekromde vingers in de richting van het magnetisch veld B.

De rechterhand regel. (© teachengineering)

Evenredig verband tussen de stroom en de veldsterkte

Ørsted ontdekte dat het verhogen van de stroom I een versterking van het magnetisch veld B tot gevolg had. Hij slaagde er echter niet in deze relatie uit te schrijven onder de vorm van een wiskundige formule.

André-Marie Ampère

De uitvinding van de elektrische spoel

Ampère ging verder met de experimenten met elektrische stroom en magnetisme en onderzocht hoe de geometrie van de stroomdraad het magnetisch veld beïnvloedt. Hij toonde aan dat een tot een spoel opgerolde draad zich net zo gedraagt als een sterke permanente magneet met een noord- en een zuidpool. De individuele magnetische eigenschappen van de windingen van de spoel versterken elkaar blijkbaar, u kunt de effecten optellen.

De elektrische spoel. (© kuleuven.be)

De rechterhand regel

Ook bij elektrische spoelen helpt de rechterhand regel om de richting van het magnetisch veld te bepalen. Als u de vingers van uw rechterhand laat krullen in de richting van de stroom door de spoel wijst uw duim naar de noordpool van de spoel.

De sterkte van het magnetisch veld

De sterkte van het magnetisch veld wordt wiskundig uitgedrukt door B, de 'magnetische fluxdichtheid'. Buiten de spoel wordt het magnetisch veld zwak en wordt het dus vaak verwaarloosd. Binnenin een stroomvoerende spoel is het magnetische veld homogeen. De grootte B van het magnetische veld hangt af van de stroomsterkte I, het aantal windingen N en de lengte ℓ waarover de koperdraad gewikkeld is. Experimenteel werd vastgesteld dat de grootte van het veld B in het centrum van de spoel gegeven wordt door:

B = μ • I • [N / ℓ]

met:

       - B wordt uitgedrukt in tesla (T)

       - μ in henry per meter (H/m)

       - I in ampère (A)

       - ℓ in meter (m). 

[N / ℓ] geeft het aantal windingen per lengte-eenheid van de spoel en deze factor wordt de 'windingdichtheid' van de spoel genoemd. μ staat voor de 'magnetische permeabiliteit' van het medium in de spoel. 

De magnetische permeabiliteit μ

De permeabiliteit μ geeft aan hoe gemakkelijk een materiaal een magnetisch veld doorlaat. Het is dus een materiaaleigenschap.

De algemene formule voor μ is:

μ = μ₀ •​ μᵣ

μ₀ is de permeabiliteit van het vacuüm, ongeveer gelijk aan 1,256637 • 10^-6 H/m. μ₀ is een 'natuurconstante', een fundamentele, onveranderlijke grootheid die overal in het heelal dezelfde waarde heeft en niet afhangt van plaats, tijd of omstandigheden.

μᵣ is de relatieve permeabiliteit van het materiaal waarrond de spoel is gewikkeld.

De elektromagneet

De μᵣ van lucht is zeer klein. Het gevolg is dat de B van een spoel die is gewikkeld in de lucht ook zeer laag is. Een materiaal zoals ijzer heeft echter een veel hogere μᵣ en vandaar dan William Sturgeon in 1825 de eerste elektromagneet bouwde door een spoel rond een ijzeren kern te wikkelen.

Een eenvoudige elektromagneet bestaat uit een geïsoleerde koperen draad die opgerold is tot een spoel rond een ijzeren kern. Als u een elektrische stroom door de spoel stuurt, ontstaat een magnetisch veld. De veldlijnen van alle windingen versterken elkaar, waardoor een krachtige magneet ontstaat. De ijzeren kern versterkt het effect nog verder. IJzer bevat namelijk kleine magnetische gebieden, domeinen genoemd, die zich onder invloed van het magnetisch veld allemaal in dezelfde richting gaan richten. Daardoor wordt het totale magnetisch veld veel sterker.

Het remanent magnetisme

Op het moment dat u de stroom onderbreekt, verdwijnt het magnetisme weer voor het overgrote deel. Wat overblijft is het 'remanent magnetisme'. Dat is een gevolg van het feit dat niet alle magnetische domeinen terugkeren naar hun originele richting, maar dat er een aantal is dat blijft staan in de richting van wat het magnetisch veld was.

Omkeren van het magnetisch veld

Uit de rechterhand regel volgt dat als u de stroom door de spoel van richting verandert ook de richting van het magnetisch veld omkeert. De noordpool wordt de zuidpool, de zuidpool wordt de noordpool. Dat is een zeer nuttige eigenschap, die onder andere gebruikt wordt in gelijkspanningsmotoren. 

De gelijkspanningsmotor

In zo'n motor, ontwikkeld door William Sturgeon in 1832, draait een elektromagneet in het veld van een permanente magneet. De draaiende spoel wordt de 'rotor' genoemd, de permanente magneet de 'stator'. Via de 'commutator' wordt de spoel via twee koolborstels gevoed met een gelijkspanning. De commutator bestaat uit een cilindertje met daarom twee koperen contactstroken. De koolborstels maken contact met deze stroken. De stroom door de spoel wekt een magnetisch veld op. Dat gaat reageren op het veld van de permanente magneet. De gelijknamige polen stoten elkaar af, met als gevolg dat de rotor een halve omwenteling gaat draaien. De commutator draait uiteraard mee en het gevolg is dat de koolborstels nu contact maken met de tegenover elkaar liggende contacten op de commutator. De spoel wordt invers gepolariseerd, de stroomrichting en het magnetisch veld draaien om. Nu staan weer gelijknamige polen bij elkaar in de buurt en de rotor draait verder.

De werking van de gelijkstroom motor. (© 2007 Honina)

Verzadiging van de kern

Wij schreven reeds dat ijzer bestaat uit kleine magnetische gebieden, domeinen genoemd, die zich onder invloed van het magnetisch veld allemaal in dezelfde richting gaan richten. Hoeveel van die domeinen dat doen hangt af van de grootte van de stroom door de spoel. Hoe groter de stroom, hoe meer domeinen zich gaan richten en hoe groter de B van de spoel wordt. Bij een bepaalde waarde van de stroom raken vrijwel alle domeinen gericht en neemt de B niet meer zo snel toe. Als u de stroom nog groter maakt zijn alle domeinen gericht en gaat B niet verder stijgen. Men spreekt dan van 'verzadiging' van de kern van de elektromagneet.

De kleine stijging van de magnetische fluxdichtheid B boven het verzadigingspunt van de kern wordt veroorzaakt door de wél stijgende B van de wikkelingen van de spoel in functie van de stroom.

De verzadiging van een elektromagneet.
(© 2026 Jos Verstraten)

Elektromagneten, een veelzijdige uitvinding

Het grote voordeel van een elektromagneet is dat de gebruiker een volledige controle heeft over het gegenereerde magnetisch veld. Zij kunnen in milliseconden worden in- of uitgeschakeld en door het regelen van de stroom kan hun kracht kan nauwkeurig worden geregeld.

Elektromagneten vormen de basis van:

       - Industriële automatisering en productie

       - Schakeltechniek, dankzij relais

       - Moderne geneeskunde, dank zij MRI-scanners

       - Modern wetenschappelijk onderzoek, zoals met de 'Large Hadron Collider' in Genève.

Zonder elektromagneten zou de moderne samenleving er compleet anders uitzien.

Het verdere werk van Ampère

Ampère ging verder met zijn experimenten en ontdekte dat parallel aangebrachte draden waardoor hij stromen liet lopen elkaar kunnen aantrekken of afstoten. Als de twee stromen in dezelfde richting lopen trekken de draden elkaar aan. Als de stroom in één van de draden van richting wisselt stoten de draden elkaar af. Dat verschijnsel valt te verklaren uit de wisselwerking tussen de twee magnetische velden rond de draden.

De krachtenwet van Ampère

Ampère was in staat de kracht F tussen de twee draden in een wiskundige formule te vatten. Deze formule is zó belangrijk dat hij heel lang de basis is geweest voor het definiëren van de eenheid van elektrische stroom, de ampère A.

De krachtenwet van Ampère. (© studysmarter.co.uk)

De rechterhand regel van Fleming

Ook voor het bepalen van de richting van de kracht F is door Fleming een handige rechterhand regel ontwikkeld. Houd de wijsvinger van uw rechterhand in de richting van het veld B en uw middelvinger in de richting van de stroom I. Dat wijst uw duim de richting van de kracht F aan.

De rechterhand regel van Fleming. (© cdn1.byjus.com)

Michael Faraday

Het experiment van Faraday

Faraday ontdekte in 1831 met eenvoudige experimenten dat een variërend magnetisch veld elektrische stroom kan opwekken. Hij sloot een spoel aan op een gelijkspanning en bewoog deze spoel in een tweede, grotere, spoel. Deze spoel was aangesloten op een zeer gevoelig meetinstrument. Hij stelde vast dat in de tweede spoel een elektrische stroom werd opgewekt als hij de eerste spoel in en uit de tweede spoel bewoog. 

Als hij de eerste spoel echter bewegingloos in de tweede hield, registreerde zijn meter helemaal niets.

Het experiment van Faraday. (© thoughtco.com)

Elektromagnetische inductie

Het verschijnsel dat een wisselend magnetisch veld een elektrische stroom en dus spanning kan genereren in een elektrisch geleidend materiaal noemt men de 'elektromagnetische inductie'. Het principe klinkt eenvoudig, maar het veranderde de wereld waarin wij leven totaal! Elektromagnetische inductie vormt bijvoorbeeld nog steeds de basis van alle elektriciteitscentrales ter wereld. In de door stoom, wind of water aangedreven generatoren in deze centrales draaien magneten of spoelen rond, waardoor elektriciteit ontstaat in spoelen die rond deze rotor zijn opgesteld.

Het ontstaan van sinusoidale wisselspanning

Elektromagnetische inductie zorgt er voor dat alle elektriciteitsnetten in de wereld sinusoidale wisselspanning leveren aan fabrieken en bewoners. Hoe deze sinusoidale wisselspanning ontstaat is voorgesteld in de onderstaande figuur. U ziet een spoel op een rotor, die draait tussen de polen N en Z van een permanente magneet. Tussen die polen ontstaan magnetische veldlijnen. Als de rotor gaat draaien zullen de windingen van de spoel meer of minder van die veldlijnen snijden. Tijdens één rotatie van de rotor wordt er dus geen, weinig of veel spanning in de spoel opgewekt door die veldlijnen. In de onderste grafiek van de figuur ziet u hoeveel spanning in de spoel wordt geïnduceerd voor vijf standen van de rotor. Als de rotor één omwenteling rond zijn as maakt zal er één periode van een sinusoidale spanning in de spoel op de rotor ontstaan.

Dat de vorm van de gegenereerde spanning exact sinusvormig is kan wiskundig worden aangetoond. Dat volgt namelijk uit de formule die de grootte van de geïnduceerde spanning geeft. Deze spanning kan weer met een commutator en twee sleepcontacten worden afgenomen.

Het ontstaan van een sinusoidale spanning.
(© roelhendriks.eu, edit 2026 Jos Verstraten)

James Clerk Maxwell

Alles wordt in één wiskundige theorie samengevat

In de negentiende eeuw probeerden wetenschappers de ontdekkingen van het verband tussen elektriciteit en magnetisme samen te brengen in één theorie. Dat lukte uiteindelijk de Schotse natuurkundige James Clerk Maxwell. Zijn beroemde vergelijkingen laten zien dat elektriciteit en magnetisme samen één enkel verschijnsel vormen: elektromagnetisme.

De beroemde vergelijkingen van Maxwell

In zijn boek 'A Treatise on Electricity and Magnetism' publiceert hij in 1873 de uiteindelijke versies van zijn vier 'Maxwell-vergelijkingen'. Op deze vergelijkingen is de gehele klassieke elektromagnetische theorie gebouwd. Deze wetten zijn echter alleen te begrijpen door iemand die wiskunde heeft gestudeerd. Maar laten wij tóch een poging wagen de betekenis van die vier formules te verduidelijken. De vier Maxwell-vergelijkingen vormen samen de taal van de natuur als het gaat om elektriciteit en magnetisme. Ze leggen uit hoe elektrische en magnetische velden ontstaan, hoe deze zich gedragen en hoe zij met elkaar in wisselwerking komen.

De beroemde vergelijkingen van Maxwell tonen aan dat:

• Elektrische velden ontstaan uit ladingen.
• Magnetische velden geen losse bronnen hebben, omdat magneten altijd twee polen hebben.
• Een veranderend magnetisch veld altijd een elektrisch veld (en dus een elektrische stroom) zal veroorzaken.
• Een elektrische stroom of een veranderend elektrisch veld altijd een magnetisch veld zal opwekken.

De vier Maxwell-vergelijkingen. (© 2026 Jos Verstraten)

Wet van Gauss voor het elektrisch veld 

Deze wet vertelt ons dat de elektrische velden rondom een lading als het ware uitstralen. Als u een denkbeeldige gesloten oppervlakte (bijvoorbeeld een bal) rond een lading plaatst, dan bepaalt het totale elektrisch veld dat door deze oppervlakte 'stroomt' hoeveel lading er binnenin zit. Met andere woorden: meer lading betekent een sterker veld dat eruit stroomt.

Wet van Gauss voor het magnetisch veld

In tegenstelling tot elektrische velden, hebben magnetische velden geen 'begin' of 'einde'. Dit komt omdat magneten altijd twee polen hebben, een noordpool en een zuidpool. De totale magnetische flux (het 'stroomsysteem' van het magnetisch veld) door een gesloten oppervlakte is dus altijd nul. Er bestaat dus geen 'magnetische bron' zoals bij elektrische ladingen.

Wet van Faraday 

Faraday ontdekte dat een veranderend magnetisch veld in een lus (bijvoorbeeld een draadkring) een elektrisch veld opwekt. Dit betekent dat als een magneet beweegt ten opzichte van een spoel, er een stroom in de spoel gaat lopen.

Wet van Ampère-Maxwell

Deze wet laat zien dat een elektrische stroom, of een veranderend elektrisch veld, een magnetisch veld veroorzaakt. Oorspronkelijk ontdekte Ampère dat een elektrische stroom een magnetisch veld creëert, maar Maxwell voegde toe dat ook een veranderend elektrisch veld een magnetisch veld kan genereren.

De snelheid van elektromagnetische golven

Maxwell berekende uit zijn vier vergelijkingen de snelheid van de elektromagnetische golven in het vacuüm. Tot zijn verbazing bleek die snelheid exact gelijk is aan de snelheid van licht c. Deze wordt gegeven door de formule:

c = 1 / [μ0 • ε0]

met:

       - c = de lichtsnelheid in vacuüm (≈ 300.000 km/s)

       - μ0 = de magnetische veldconstante (permeabiliteit van vacuüm)

       - ε0 = de elektrische veldconstante (permittiviteit van vacuüm)

μ0 en ε0 zijn zogenaamde natuurconstanten die altijd en overal constant zijn. Hieruit volgt dat ook de snelheid van elektromagnetische golven in het vacuüm altijd en onder alle omstandigheden constant is. Dat was een spectaculaire ontdekking, want er was steeds aangenomen dat men snelheden kon optellen. Als men uit een ruimteschip dat een snelheid heeft van 1.000 km/h ten opzichte van de aarde een kogel afschiet die ook een snelheid heeft van 1.000 km/h, dan heeft deze kogel ten opzichte van een waarnemer op de aarde een snelheid van 2.000 km/h. Voor elektromagnetische golven geldt deze optelregel dus niet! Het duurde tot Einstein zijn speciale relativiteitstheorie opstelde alvorens dit vreemde verschijnsel kon worden verklaard door aan te nemen dat de tijd niet constant is, maar afhankelijk is van de snelheid van de waarnemer van de tijd.

Licht is ook een elektromagnetisch verschijnsel

Uit de gelijkheid der snelheden concludeerde Maxwell iets revolutionairs: ook licht is een elektromagnetische golf. Dat inzicht veranderde de natuurkunde volledig. Het betekende dat zichtbaar licht, radiogolven, microgolven, röntgenstraling en gammastraling allemaal varianten zijn van hetzelfde elektromagnetische verschijnsel.

Het elektromagnetisch spectrum

Zoals reeds beschreven kan een elektromagnetische golf gedefinieerd worden door haar golflengte, uitgedrukt in meter. Het geheel van alle bestaande elektromagnetische golven noemt men het 'elektromagnetisch spectrum'.

Ons oog kan slechts een heel klein deel van dit elektromagnetisch spectrum waarnemen. Dat noemen we het zichtbaar licht. Wat ons oog waarneemt als 'kleur' is niets anders dan een menselijke vertaling van de golflengte van de golf. Verschillende kleuren licht hebben verschillende golflengtes. Rood licht heeft een lange golflengte, blauw en violet licht hebben korte golflengtes.

Het elektromagnetisch spectrum. (© examenoverzicht)

De belangrijkste soorten elektromagnetische golven

• Radiogolven
  Radiogolven hebben lange golflengtes en relatief lage energie. Ze worden gebruikt voor radio- en TV-uitzendingen en telecommunicatie. Radiogolven kunnen enorme afstanden afleggen.
• Microgolven
  Microgolven hebben kortere golflengtes dan radiogolven. Ze worden gebruikt voor wifi, mobiele netwerken, radar, satellietcommunicatie en in magnetrons. In een magnetron laten microgolven watermoleculen trillen, waardoor voedsel warm wordt.
• Infraroodstraling
  Alle warme objecten zenden infraroodstraling uit. Nachtcamera’s detecteren die infrarood straling om warmtebeelden te maken. Ook afstandsbedieningen maken vaak gebruik van infraroodsignalen.
• Zichtbaar licht
  Dit is het heel kleine deel van het spectrum dat mensen kunnen zien. Het bevat alle kleuren van de regenboog: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet.
• Ultraviolette straling
  Ultraviolet licht bevat meer energie dan zichtbaar licht en wordt bijvoorbeeld door de zon uitgestraald. UV-licht kan zonnebrand veroorzaken, uw DNA beschadigen maar ook helpen bij de aanmaak van vitamine D.
• Röntgenstraling
  Röntgenstralen bevatten nog meer energie waardoor zij door zachte lichaamsdelen kunnen heendringen. Zij worden echter tegengehouden door botten. Daarom worden ze gebruikt in ziekenhuizen om botbreuken zichtbaar te maken.
• Gammastraling
  Gammastraling heeft de hoogste energie van alle elektromagnetische golven. Deze straling ontstaat vaak bij radioactief verval en in extreme processen in het heelal. Gammastraling is zeer gevaarlijk voor levende organismen.

De golflengte in cijfers

De golflengte is een afstand en wordt dus uitgedrukt in meter. Maar over welke afstanden gaat het dan? Om u een indruk te geven ziet u hier een lijstje met de golflengtes van een paar bekende verschijnselen:

       - Very Low Frequency communicatie met onderzeeërs: 100 km ~ 10 km

       - Middengolf radio: 1 km ~ 100 m

       - FM radio: 10 m ~ 1 m

       - 433 MHz afstandsbedieningen: 69 cm

       - Microgolven: 1 m ~ 1 mm

       - WiFi: 12,5 cm (2,4 GHz), 6,0 cm (5,0 GHz) en 5,0 cm (6,0 GHz)

       - Infrarood: 1 mm ~ 70 μm

       - Zichtbaar licht: 700 nm ~ 400 nm

       - ultraviolet: nm ~ tientallen nm

       - Röntgenstraling: nm ~ pm

       - Gammastraling: kleiner dan pm

Heinrich Hertz

Van theorie naar bewijs

Maxwell theorie beschreef op een wiskundige manier elektromagnetische golven, maar op dat moment had nog niemand een elektromagnetische golf gemaakt of ontvangen. Men moest dus nog experimenteel bewijzen dat ze écht bestonden. Dat gebeurde in de jaren 1880 door de Duitse natuurkundige Heinrich Hertz. Hij slaagde erin radiogolven op te wekken en te detecteren in een laboratorium. Hertz bewees daarmee dat elektromagnetische golven werkelijk bestaan en zich door de lucht kunnen verplaatsen van zender naar ontvanger.

Het experiment van Hertz

Hertz bouwde in 1986 een toestel dat elektrische vonken kon opwekken tussen twee metalen bollen. Deze vonken creëren, volgens de theorie van Maxwell, elektromagnetische golven die zich door de lucht verspreiden. Een eindje verder plaatste hij een draad in de vorm van een ring met een kleine opening (een zogenaamde 'vonkenbrug'). Op het moment dat de vonken werden gegenereerd, ontstond er ook daar een klein vonkje. Dat was het bewijs dat er onzichtbare golven door de lucht gingen. Bij verdere experimenteren stelde hij vast dat die golven reflecteerden, interfereerden en polariseerden, net zoals licht. Hiermee bewees hij dat radiogolven net als lichtgolven elektromagnetisch van aard zijn en bevestigde hij experimenteel de theorie van Maxwell.

Het experiment van Hertz. (© Spark Museum)

(Amazon sponsor advertentie)
Koop uw SMD component kits bij Amazon