aardmagnetisch veld

[always]

Heeft de aarde ook een elektrisch veld en/of elektromagnetisch veld?
 

 
Dat de aarde een magnetisch veld heeft, is wel alom bekend. Het aardmagnetisch veld, dat vermoedelijk ontstaan is door stroming van magnetische mineralen en elementen in de aardkern, beschermt de planeet tegen de ioniserende straling van de zonnewind.

Een magnetisch veld wordt geproduceerd door de bewegende elektrische ladingen, en wordt daarom ook wel elektrodynamisch veld genoemd.
 
Nu kan dat aardmagnetisch veld ontstaan doordat oa

-Een grote hoeveelheid elektrisch geleidende vloeistof aanwezig is. Bij de Aarde wordt aan deze voorwaarde voldaan door de aanwezigheid van een vloeibare buitenkern die grotendeels uit nikkel en ijzer bestaat.
 
Maar waarom is er dan wel een bekend aardmagnetisch veld maar wordt niet gesproken over een aardelektrisch veld of een aardeleketromagnetisch veld?
 
En heeft een elektrisch veld eenzelfde uitwerking als een magnetisch veld wat betreft de bescherming tegen kosmische en zonnewind straling?

​

[Professor Puntje]

Zoekresultaat:

 

http://www.antarctica.gov.au/__data/assets/pdf_file/0016/22318/e_field_final.pdf

 

Verder is het ook nog denkbaar dat de elektronen binnen in de aarde door het draaien van de aarde enigszins richting aardoppervlak worden geslingerd. In hoeverre dat effect meetbaar is weet ik niet.

Ten slotte gaan veranderende magnetische velden samen met elektrische velden.

[always]

Dat elektrisch veld in dat artikel wordt voornamelijk gegenereert door de interactie met de atmosfeer. Maar ik bedoelde meer of vanuit de aarde zelf een elektrisch veld aanwezig is naast een magnetisch veld, maar zoals je zelf al veronderstelt kan die er zijn door de bewegende elektronen. Maar is dat ook zo? En is er een verschil waarom er wel gesproken word van een magnetisch veld en zozeer van een elektrisch veld. Een bewegend elektrisch veld zal wel een magnetisch veld oproepen maar waarom wordt dan niet gesproken van een aardelektrisch  veld?
 
De vraag kan ook zo worden gesteld: Heeft een elektromagneet (dat denk ik de aarde is) ook een elektrisch veld? Of is dat veld uiteindelijk precies hetzelfde alleen de benaming door de ontstaanswijze anders? Maw als je in de aarde alleen een elektrisch veld zou hebben zou deze precies dezelfde functie hebben als het aardmagnetisch veld en de straling in de Van-Allen gordel even goed tegenhouden?

[Professor Puntje]

Een gewone magneet is eigenlijk ook een elektromagneet, alleen lopen de (kring)stroompjes bij een gewone magneet in het magnetische materiaal zelf in plaats van in een uitwendig aangebrachte elektrische spoel.

[jkien]

De netto lading van de aarde inclusief atmosfeer is vrijwel nul. Een netto lading zou spoedig geneutraliseerd worden door de passerende zonnewind.
 
Stel dat je per ongeluk een apparaat uitvindt dat de aarde een permanente negatieve netto lading geeft die de aarde beschermt tegen gigaelectronvolt elektronen uit de kosmos. Dan moet de aarde dus stevig opgeladen worden tot een potentiaal van 1 gigavolt. Die prestatie is op zich een medaille waard, maar de keerzijde van de medaille is de aanzuigende werking op positieve kosmische deeltjes zoals gigaelectronvolt protonen, die met verdubbelde energie het aardoppervlak zullen treffen en de mens zullen uitroeien.

[always]

Toch blijkt er een verschil te zitten tussen de binnenste en buitenste van-allen gordels. De één houdt elektronen tegen en de ander protonen. Hoe kan een magnetisch veld daar onderscheid in maken. Is een magnetisch veld trouwens positief of negatief?

[Professor Puntje]

Is een magnetisch veld trouwens positief of negatief?

 
Een magnetisch veld is niet positief en niet negatief. Een magnetisch veld wordt gekarakteriseerd door een vector, een "pijltje" met een zekere richting en grootte (lengte). Dat geldt overigens ook voor een elektrisch veld. Als in een ruimte een magnetisch veld heerst kun je je in elk punt van die ruimte een pijltje voorstellen dat de richting en grootte van het magnetische veld ter plaatse aangeeft. En zo ook voor een elektrisch veld.

[always]

Maar als een magnetisch veld nog positief nog negatief is hoe kunnen dan toch deeltjes worden afgebogen. Wordt dat bijv. niet gebruikt in Cern in de LHC of in een nevelvat?
 
"Wanneer een magneet nabij de nevelkamer wordt geplaatst zullen geladen deeltjes afbuigen als gevolg van de lorentzkracht." ​​​

[Professor Puntje]

"Wanneer een magneet nabij de nevelkamer wordt geplaatst zullen geladen deeltjes afbuigen als gevolg van de lorentzkracht." ​​​

 
Zoals je in die link ziet is ook de lorentzkracht zelf een vector (of "pijltje"). Om zulke zaken te begrijpen moet je je eerst in de vectorrekening verdiepen. Met vectoren kun je rekenen net als met getallen, maar de rekenregels zijn niet helemaal hetzelfde.

[Benm]

Een magnetisch veld zal de richting van bewegende geladen deeltjes afbuigen, ongeacht de richting waarin het aanwezig is. Wat wel van belang is, is de z/m ratio van de geladen deeltjes. Electronen en protonen hebben beide een lading van -1 cq 1 (absoluut gezien even groot) maar een massaverschil van een factor ~1000. Dat zorgt er voor dat de acceleratie die een electron onvervindt 1000 maal groter is dan die voor een proton (a = F/m) in een gegeven electrisch veld.

[Professor Puntje]

Een magnetisch veld zal de richting van bewegende geladen deeltjes afbuigen, ongeacht de richting waarin het aanwezig is.

 
Dat is niet helemaal juist. De grootte van de kracht op een bewegend geladen deeltje in een magnetisch veld is afhankelijk van de hoek tussen de vectoren van het magnetische veld en van de snelheid van het deeltje. Hebben de vectoren van het magnetische veld en van de snelheid van het deeltje precies dezelfde of een tegengestelde richting dan is de magnetische kracht op het deeltje nul.   

[always]

Maar is het dan ook zo dat er geen sprake is van aantrekking of afstoting bij bijv. alleen de zuidpool van een magneet als je daar een elektron of proton in de buurt houdt. Beide deeljtes worden op dezelfde wijze afgebogen als ze dezelfde snelheid hebben??
 
Maar hoe kan dat dan, want een elektron kan zich toch gedragen als een dipool, waarbij hij met zijn noordkant of zuidkant aangetrokken of afgestoten wordt. Of is het zo dat juist die dubbelheid van het elektron voorkomt dat het aan of afgestoten wordt. Stel je hebt bijv. het monopole elektron gevonden zal die hetzelfde gedrag vertonen?
 
"De elektrische kracht kan een geladen deeltje versnellen (en dus ook vertragen). De magnetische kracht kan alleen de baan van het deeltje afbuigen." Als ik dit zo lees zou dan bijv de zonnewind of kosmische straling die normaliter voor het poollicht zorgt in geval van een elektrisch veld ipv een aardmagnetisch veld een heel ander patroon aan poollicht geven. Zou bijv door de versnelling die het elektrisch veld kan geven de poollichten enorm versterken? Of is het zowiezo het elektrisch veld van de aarde die de versnelling geven aan de zonnewind waardoor ze het poollicht juist op de polen  laat zien

?

[Professor Puntje]

@ always
 
Je stelt veel te veel vragen tegelijk. Sommige zaken kun je met de klassieke theorie van het elektromagnetisme niet eens verklaren, daar is kwantummechanica voor nodig. Weet je al wat vectoren zijn en hoe je daarmee rekent? Zo nee - begin daar dan mee. In ieder geval heb je het kruisproduct nodig. Als je dat door hebt kun je ook begrijpen welke kracht een bewegend geladen deeltje in een homogeen magnetisch veld ondervindt. Zodra dat lukt kun je langzaam aan ook steeds ingewikkelder problemen aanpakken. 

[Benm]

Dat is niet helemaal juist. De grootte van de kracht op een bewegend geladen deeltje in een magnetisch veld is afhankelijk van de hoek tussen de vectoren van het magnetische veld en van de snelheid van het deeltje. Hebben de vectoren van het magnetische veld en van de snelheid van het deeltje precies dezelfde of een tegengestelde richting dan is de magnetische kracht op het deeltje nul.

Strict genomen heb je daari gelijk, maar ik wou het niet moeilijker maken dan het is: in een gegeven veld ondervinden een proton en een electron dezelfde (absolute) kracht omdat hun (absolute) lading even groot is.

Uiteraard versnelt het veel zwaardere proton daardoor een stuk minder dan het electron: vergelijk het met het afbuigen van golfballen en pingpongballen (veronderstelt dat die even groot zijn) met dezelfde snelheid als gevolg van de wind.

[always]

"Uiteraard versnelt het veel zwaardere proton daardoor een stuk minder dan het electron". Zoals ik al eerder aangaf lijkt het erop dat een magnetisch veld deeltjes niet versneld maar alleen afbuigt. Bedoel je dan daarmee dat het zwaardere proton meer afbuigt?
 
En mijn eigenlijke vraag blijft nog open, heeft de aarde ook een elektrisch veld?