Magnetisch Veld Omzetter
Magneetveld Converter: Tesla, Gauss, A/m, Oersted - Complete Gids voor Magnetische Fluxdichtheid & Veldsterkte
Magnetische velden zijn onzichtbare krachten die magneten, elektrische stromen en zelfs onze hele planeet omringen. Het begrijpen van magnetische veld eenheden is essentieel voor elektrotechnici, natuurkundigen, MRI-technici en iedereen die met elektromagneten of motoren werkt. Maar hier is het cruciale onderscheid dat de meeste mensen missen: er zijn TWEE fundamenteel verschillende magnetische metingen—B-veld (fluxdichtheid) en H-veld (veldsterkte)—en het omrekenen tussen beide vereist kennis van de magnetische eigenschappen van het materiaal. Deze gids legt Tesla, Gauss, A/m, Oersted en de fysica achter magnetische veldmetingen uit.
Wat is een Magnetisch Veld?
Een magnetisch veld is een vectorveld dat de magnetische invloed op bewegende elektrische ladingen, elektrische stromen en magnetische materialen beschrijft. Magnetische velden worden geproduceerd door bewegende ladingen (elektrische stromen) en intrinsieke magnetische momenten van elementaire deeltjes (zoals elektronen).
De Twee Magnetische Veld Grootheden
B-veld (Magnetische Fluxdichtheid)
Meet de daadwerkelijke magnetische kracht die een bewegende lading ervaart. Inclusief het effect van het materiaal. Eenheden: Tesla (T), Gauss (G), Weber/m².
Formule: F = q(v × B)
waar: F = kracht, q = lading, v = snelheid, B = fluxdichtheid
H-veld (Magnetische Veldsterkte)
Meet de magnetiserende kracht die het veld creëert, onafhankelijk van het materiaal. Eenheden: Ampère/meter (A/m), Oersted (Oe).
Formule: H = B/μ₀ - M (in vacuüm: H = B/μ₀)
waar: μ₀ = permeabiliteit van de vrije ruimte = 1.257×10⁻⁶ T·m/A, M = magnetisatie
In vacuüm of lucht: B = μ₀ × H. In magnetische materialen: B = μ₀ × μᵣ × H, waar μᵣ de relatieve permeabiliteit is (1 voor lucht, tot 100.000+ voor sommige materialen!)
Snelle Feiten over het Magnetisch Veld
Het magnetisch veld van de Aarde is ongeveer 25-65 microtesla (0.25-0.65 Gauss) aan het oppervlak—genoeg om kompasnaalden te doen uitslaan
Een koelkastmagneet produceert ongeveer 0.001 Tesla (10 Gauss) aan zijn oppervlak
MRI-machines gebruiken 1.5 tot 7 Tesla—tot 140.000 keer sterker dan het aardmagnetisch veld!
Het sterkste continue magnetische veld ooit gecreëerd in een lab: 45.5 Tesla (Florida State University)
Neutronensterren hebben magnetische velden tot 100 miljoen Tesla—de sterkste in het universum
Het menselijk brein produceert magnetische velden van ongeveer 1-10 picotesla, meetbaar met MEG-scans
Maglev-treinen gebruiken magnetische velden van 1-4 Tesla om treinen te laten zweven en voort te stuwen met snelheden van 600+ km/u
1 Tesla = 10.000 Gauss exact (gedefinieerde relatie tussen SI- en CGS-systemen)
Omrekenformules - Hoe Magnetische Veld Eenheden Om te Rekenen
Magneetveldconversies vallen in twee categorieën: B-veld (fluxdichtheid) conversies zijn eenvoudig, terwijl B-veld ↔ H-veld conversies materiaaleigenschappen vereisen.
B-veld (Fluxdichtheid) Conversies - Tesla ↔ Gauss
Basiseenheid: Tesla (T) = 1 Weber/m² = 1 kg/(A·s²)
| Van | Naar | Formule | Voorbeeld |
|---|---|---|---|
| T | G | G = T × 10,000 | 0.001 T = 10 G |
| G | T | T = G ÷ 10,000 | 1 G = 0.0001 T |
| T | mT | mT = T × 1,000 | 0.001 T = 1 mT |
| T | µT | µT = T × 1,000,000 | 0.00005 T = 50 µT |
| G | mG | mG = G × 1,000 | 0.5 G = 500 mG |
Snelle Tip: Onthoud: 1 T = 10.000 G exact. Het aardmagnetisch veld ≈ 50 µT = 0.5 G.
Praktisch: MRI-scan: 1.5 T = 15.000 G. Koelkastmagneet: 0.01 T = 100 G.
H-veld (Veldsterkte) Conversies - A/m ↔ Oersted
Basiseenheid: Ampère per meter (A/m) - SI-eenheid voor magnetiserende kracht
| Van | Naar | Formule | Voorbeeld |
|---|---|---|---|
| Oe | A/m | A/m = Oe × 79.5775 | 1 Oe = 79.58 A/m |
| A/m | Oe | Oe = A/m ÷ 79.5775 | 1000 A/m = 12.57 Oe |
| kA/m | Oe | Oe = kA/m × 12.566 | 10 kA/m = 125.7 Oe |
Snelle Tip: 1 Oersted ≈ 79.58 A/m. Gebruikt in het ontwerp van elektromagneten en magnetische opname.
Praktisch: Coërciviteit van harde schijf: 200-300 kA/m. Elektromagneet: 1000-10000 A/m.
Omrekenen B-veld ↔ H-veld (ALLEEN IN VACUÜM)
| Van | Naar | Formule | Voorbeeld |
|---|---|---|---|
| A/m | T | T = A/m × μ₀ = A/m × 1.257×10⁻⁶ | 1000 A/m = 0.001257 T |
| T | A/m | A/m = T ÷ μ₀ = T ÷ 1.257×10⁻⁶ | 0.001 T = 795.8 A/m |
| Oe | G | G ≈ Oe (in vacuüm) | 1 Oe ≈ 1 G in lucht |
| Oe | T | T = Oe × 0.0001 | 100 Oe = 0.01 T |
Materiaalformule: In materialen: B = μ₀ × μᵣ × H, waar μᵣ = relatieve permeabiliteit
μᵣ-waarden voor veelvoorkomende materialen
| Materiaal | μᵣ-waarde |
|---|---|
| Vacuüm, lucht | 1.0 |
| Aluminium, koper | ~1.0 |
| Nikkel | 100-600 |
| Zacht staal | 200-2,000 |
| Siliciumstaal | 1,500-7,000 |
| Permalloy | 8,000-100,000 |
| Supermalloy | up to 1,000,000 |
In ijzer (μᵣ ≈ 2000) creëert 1000 A/m 2.5 T, niet 0.00126 T!
KRITIEK: Begrip van B-veld vs. H-veld
Het verwarren van B en H kan leiden tot catastrofale fouten in het ontwerp van elektromagneten, motorberekeningen en magnetische afscherming!
- B-veld (Tesla, Gauss) is wat u MEET met een gaussmeter of Hall-sonde
- H-veld (A/m, Oersted) is wat u TOEPAST met stroom door spoelen
- In lucht: 1 Oe ≈ 1 G en 1 A/m = 1.257 µT (onze converter gebruikt dit)
- In ijzer: hetzelfde H-veld produceert een 1000x sterker B-veld door materiaalmagnetisatie!
- MRI-specificaties gebruiken B-veld (Tesla) omdat dat het lichaam beïnvloedt
- Het ontwerp van elektromagneten gebruikt H-veld (A/m) omdat dat door de stroom wordt gecreëerd
Begrip van Elke Magnetische Veld Eenheid
Tesla (T)(B-veld)
Definitie: SI-eenheid van magnetische fluxdichtheid. 1 T = 1 Weber/m² = 1 kg/(A·s²)
Genoemd naar: Nikola Tesla (1856-1943), uitvinder en elektrotechnisch ingenieur
Gebruik: MRI-machines, onderzoeksmagneten, motorspecificaties
Typische waarden: Aarde: 50 µT | Koelkastmagneet: 10 mT | MRI: 1.5-7 T
Gauss (G)(B-veld)
Definitie: CGS-eenheid van magnetische fluxdichtheid. 1 G = 10⁻⁴ T = 100 µT
Genoemd naar: Carl Friedrich Gauss (1777-1855), wiskundige en natuurkundige
Gebruik: Oudere apparatuur, geofysica, industriële gaussmeters
Typische waarden: Aarde: 0.5 G | Luidsprekermagneet: 1-2 G | Neodymiummagneet: 1000-3000 G
Ampère per meter (A/m)(H-veld)
Definitie: SI-eenheid van magnetische veldsterkte. Stroom per eenheid lengte die het veld creëert.
Gebruik: Ontwerp van elektromagneten, spoelberekeningen, testen van magnetische materialen
Typische waarden: Aarde: 40 A/m | Solenoïde: 1000-10000 A/m | Industriële magneet: 100 kA/m
Oersted (Oe)(H-veld)
Definitie: CGS-eenheid van magnetische veldsterkte. 1 Oe = 79.5775 A/m
Genoemd naar: Hans Christian Ørsted (1777-1851), ontdekte elektromagnetisme
Gebruik: Magnetische opname, specificaties van permanente magneten, hysteresislussen
Typische waarden: Coërciviteit van harde schijf: 2000-4000 Oe | Permanente magneet: 500-2000 Oe
Microtesla (µT)(B-veld)
Definitie: Een miljoenste van een Tesla. 1 µT = 10⁻⁶ T = 0.01 G
Gebruik: Geofysica, navigatie, EMF-metingen, biomagnetisme
Typische waarden: Aardmagnetisch veld: 25-65 µT | Hersenen (MEG): 0.00001 µT | Hoogspanningslijnen: 1-10 µT
Gamma (γ)(B-veld)
Definitie: Gelijk aan 1 nanotesla. 1 γ = 1 nT = 10⁻⁹ T. Gebruikt in geofysica.
Gebruik: Magnetische onderzoeken, archeologie, mineraalexploratie
Typische waarden: Detectie van magnetische anomalieën: 1-100 γ | Dagelijkse variatie: ±30 γ
Ontdekking van Elektromagnetisme
1820 — Hans Christian Ørsted
Elektromagnetisme
Tijdens een college-demonstratie merkte Ørsted dat een kompasnaald afweek nabij een stroomvoerende draad. Dit was de eerste waarneming die elektriciteit en magnetisme met elkaar verbond. Hij publiceerde zijn bevindingen in het Latijn, en binnen enkele weken herhaalden wetenschappers in heel Europa het experiment.
Bewees dat elektrische stromen magnetische velden creëren, en legde daarmee de basis voor het vakgebied elektromagnetisme
1831 — Michael Faraday
Elektromagnetische inductie
Faraday ontdekte dat veranderende magnetische velden elektrische stromen creëren. Het bewegen van een magneet door een draadspoel wekte elektriciteit op—het principe achter elke elektrische generator en transformator van vandaag.
Maakte elektrische stroomopwekking, transformatoren en het moderne elektriciteitsnet mogelijk
1873 — James Clerk Maxwell
Verenigde elektromagnetische theorie
De vergelijkingen van Maxwell verenigden elektriciteit, magnetisme en licht in één theorie. Hij introduceerde de concepten van B-veld en H-veld als afzonderlijke grootheden en toonde aan dat licht een elektromagnetische golf is.
Voorspelde elektromagnetische golven, wat leidde tot radio, radar en draadloze communicatie
1895 — Hendrik Lorentz
Lorentzkrachtwet
Beschreef de kracht op een geladen deeltje dat beweegt in magnetische en elektrische velden: F = q(E + v × B). Deze formule is fundamenteel voor het begrijpen van hoe motoren, deeltjesversnellers en kathodestraalbuizen werken.
Basis voor het begrijpen van deeltjesbeweging in velden, massaspectrometrie en plasmafysica
1908 — Heike Kamerlingh Onnes
Supergeleiding
Door kwik af te koelen tot 4.2 K, ontdekte Onnes dat de elektrische weerstand volledig verdween. Supergeleiders stoten magnetische velden af (Meissner-effect), wat ultra-sterke magneten zonder energieverlies mogelijk maakt.
Leidde tot MRI-machines, Maglev-treinen en magneten voor deeltjesversnellers die velden van 10+ Tesla produceren
1960 — Theodore Maiman
Eerste laser
Hoewel niet direct over magnetisme, maakten lasers precieze metingen van magnetische velden mogelijk door magneto-optische effecten zoals Faraday-rotatie en het Zeeman-effect.
Revolutioneerde magnetische veldsensoren, optische isolatoren en magnetische gegevensopslag
1971 — Raymond Damadian
Medische beeldvorming met MRI
Damadian ontdekte dat kankercellen verschillende magnetische relaxatietijden hebben dan gezond weefsel. Dit leidde tot MRI (Magnetic Resonance Imaging), waarbij velden van 1.5-7 Tesla worden gebruikt om gedetailleerde lichaamsscans te maken zonder straling.
Transformeerde medische diagnostiek, waardoor niet-invasieve beeldvorming van zachte weefsels, hersenen en organen mogelijk werd
Toepassingen van Magnetische Velden in de Echte Wereld
Medische Beeldvorming & Behandeling
MRI-scanners
Veldsterkte: 1.5-7 Tesla
Creëren gedetailleerde 3D-beelden van zachte weefsels, hersenen en organen
MEG (Magneto-encefalografie)
Veldsterkte: 1-10 picotesla
Meet hersenactiviteit door minuscule magnetische velden van neuronen te detecteren
Magnetische Hyperthermie
Veldsterkte: 0.01-0.1 Tesla
Verhit magnetische nanodeeltjes in tumoren om kankercellen te doden
TMS (Transcraniële Magnetische Stimulatie)
Veldsterkte: 1-2 Tesla-pulsen
Behandelt depressie door hersengebieden te stimuleren met magnetische pulsen
Transport
Maglev-treinen
Veldsterkte: 1-4 Tesla
Laten treinen zweven en voortstuwen met snelheden van 600+ km/u zonder wrijving
Elektrische Motoren
Veldsterkte: 0.5-2 Tesla
Zetten elektrische energie om in mechanische beweging in EV's, apparaten, robots
Magnetische Lagers
Veldsterkte: 0.1-1 Tesla
Wrijvingsloze ondersteuning voor hogesnelheidsturbines en vliegwielen
Gegevensopslag & Elektronica
Harde Schijven
Veldsterkte: 200-300 kA/m coërciviteit
Slaan gegevens op in magnetische domeinen; leeskopjes detecteren velden van 0.1-1 mT
Magnetisch RAM (MRAM)
Veldsterkte: 10-100 mT
Niet-vluchtig geheugen dat gebruikmaakt van magnetische tunneljuncties
Creditcards
Veldsterkte: 300-400 Oe
Magnetische strepen gecodeerd met accountinformatie
Veelvoorkomende Mythen en Misvattingen over Magnetische Velden
Tesla en Gauss meten verschillende dingen
Conclusie: ONWAAR
Beide meten hetzelfde (B-veld/fluxdichtheid), alleen in verschillende eenheidssystemen. Tesla is SI, Gauss is CGS. 1 T = 10.000 G exact. Ze zijn net zo uitwisselbaar als meters en voeten.
Je kunt vrijelijk omrekenen tussen A/m en Tesla
Conclusie: VOORWAARDELIJK
Alleen waar in vacuüm/lucht! In magnetische materialen hangt de omrekening af van de permeabiliteit μᵣ. In ijzer (μᵣ~2000) creëert 1000 A/m 2.5 T, niet 0.00126 T. Vermeld altijd je aanname bij het omrekenen van B ↔ H.
Magnetische velden zijn gevaarlijk voor mensen
Conclusie: GROTENDEELS ONWAAR
Statische magnetische velden tot 7 Tesla (MRI-machines) worden als veilig beschouwd. Uw lichaam is transparant voor statische magnetische velden. Er is bezorgdheid over extreem snel veranderende velden (geïnduceerde stromen) of velden boven 10 T. Het 50 µT-veld van de Aarde is volledig onschadelijk.
'Sterkte' van een magnetisch veld betekent Tesla
Conclusie: AMBIGU
Verwarrend! In de natuurkunde betekent 'magnetische veldsterkte' specifiek het H-veld (A/m). Maar in de volksmond zeggen mensen 'sterk magnetisch veld' en bedoelen ze een hoog B-veld (Tesla). Verduidelijk altijd: B-veld of H-veld?
Oersted en Gauss zijn hetzelfde
Conclusie: ONWAAR (MAAR DICHTBIJ)
In vacuüm: 1 Oe ≈ 1 G numeriek, MAAR ze meten verschillende grootheden! Oersted meet het H-veld (magnetiserende kracht), Gauss meet het B-veld (fluxdichtheid). Het is alsof je kracht met energie verwart—ze hebben toevallig vergelijkbare getallen in lucht, maar ze zijn fysiek verschillend.
Elektromagneten zijn sterker dan permanente magneten
Conclusie: HANGT ERVAN AF
Typische elektromagneten: 0.1-2 T. Neodymiummagneten: 1-1.4 T oppervlakteveld. Maar supergeleidende elektromagneten kunnen 20+ Tesla bereiken, ver boven elke permanente magneet. Elektromagneten winnen voor extreme velden; permanente magneten winnen voor compactheid en geen stroomverbruik.
Magnetische velden kunnen niet door materialen heen
Conclusie: ONWAAR
Magnetische velden dringen gemakkelijk door de meeste materialen! Alleen supergeleiders stoten B-velden volledig af (Meissner-effect), en materialen met hoge permeabiliteit (mu-metaal) kunnen veldlijnen omleiden. Daarom is magnetische afscherming moeilijk—je kunt velden niet zomaar 'blokkeren' zoals je kunt met elektrische velden.
Hoe Magnetische Velden te Meten
Hall-effect Sensor
Bereik: 1 µT tot 10 T
Nauwkeurigheid: ±1-5%
Meet: B-veld (Tesla/Gauss)
Meest voorkomend. Halfgeleiderchip die een spanning afgeeft evenredig met het B-veld. Gebruikt in smartphones (kompas), gaussmeters en positiesensoren.
Voordelen: Goedkoop, compact, meet statische velden
Nadelen: Temperatuurgevoelig, beperkte nauwkeurigheid
Fluxgate Magnetometer
Bereik: 0.1 nT tot 1 mT
Nauwkeurigheid: ±0.1 nT
Meet: B-veld (Tesla)
Gebruikt de verzadiging van een magnetische kern om minieme veldveranderingen te detecteren. Gebruikt in geofysica, navigatie en ruimtemissies.
Voordelen: Extreem gevoelig, geweldig voor zwakke velden
Nadelen: Kan geen hoge velden meten, duurder
SQUID (Supergeleidende Kwantuminterferentie-Apparaat)
Bereik: 1 fT tot 1 mT
Nauwkeurigheid: ±0.001 nT
Meet: B-veld (Tesla)
Meest gevoelige magnetometer. Vereist koeling met vloeibaar helium. Gebruikt in MEG-hersenscans en fundamenteel natuurkundig onderzoek.
Voordelen: Ongeëvenaarde gevoeligheid (femtotesla!)
Nadelen: Vereist cryogene koeling, erg duur
Zoekspoel (Inductiespoel)
Bereik: 10 µT tot 10 T
Nauwkeurigheid: ±2-10%
Meet: Verandering in B-veld (dB/dt)
Spoel van draad die een spanning genereert wanneer de flux verandert. Kan geen statische velden meten—alleen wisselstroom- of bewegende velden.
Voordelen: Eenvoudig, robuust, geschikt voor hoge velden
Nadelen: Meet alleen veranderende velden, geen gelijkstroom
Rogowski-spoel
Bereik: 1 A tot 1 MA
Nauwkeurigheid: ±1%
Meet: Stroom (gerelateerd aan H-veld)
Meet wisselstroom door het magnetische veld dat het creëert te detecteren. Wikkelt zich om een geleider zonder contact.
Voordelen: Niet-invasief, breed dynamisch bereik
Nadelen: Alleen wisselstroom, meet het veld niet direct
Beste Praktijken voor het Omrekenen van Magnetische Velden
Beste Praktijken
- Ken uw veldtype: B-veld (Tesla, Gauss) vs. H-veld (A/m, Oersted) zijn fundamenteel verschillend
- Materiaal is belangrijk: B↔H-conversie vereist kennis van permeabiliteit. Ga alleen uit van vacuüm als u zeker bent!
- Gebruik de juiste voorvoegsels: mT (militesla), µT (microtesla), nT (nanotesla) voor leesbaarheid
- Onthoud 1 Tesla = 10.000 Gauss exact (SI vs. CGS-conversie)
- In vacuüm: 1 A/m ≈ 1.257 µT (vermenigvuldig met μ₀ = 4π×10⁻⁷)
- Voor MRI-veiligheid: druk altijd uit in Tesla, niet in Gauss (internationale norm)
Veelvoorkomende Fouten om te Vermijden
- Verwarring van B-veld met H-veld: Tesla meet B, A/m meet H—compleet verschillend!
- Omrekenen van A/m naar Tesla in materialen: Vereist materiaalpermeabiliteit, niet alleen μ₀
- Gebruik van Gauss voor sterke velden: Gebruik Tesla voor duidelijkheid (1.5 T is duidelijker dan 15.000 G)
- Aannemen dat het aardmagnetisch veld 1 Gauss is: Het is eigenlijk 0.25-0.65 Gauss (25-65 µT)
- De richting vergeten: Magnetische velden zijn vectoren met grootte EN richting
- Oersted en A/m verkeerd mengen: 1 Oe = 79.577 A/m (geen rond getal!)
Veelgestelde Vragen
Wat is het verschil tussen Tesla en Gauss?
Tesla (T) is de SI-eenheid, Gauss (G) is de CGS-eenheid. 1 Tesla = 10.000 Gauss exact. Tesla wordt geprefereerd voor wetenschappelijke en medische toepassingen, terwijl Gauss nog steeds gebruikelijk is in oudere literatuur en sommige industriële contexten.
Kan ik A/m direct omrekenen naar Tesla?
Alleen in vacuüm/lucht! In vacuüm: B (Tesla) = μ₀ × H (A/m) waar μ₀ = 4π×10⁻⁷ ≈ 1.257×10⁻⁶ T·m/A. In magnetische materialen zoals ijzer heeft u de relatieve permeabiliteit van het materiaal (μᵣ) nodig, die van 1 tot 100.000+ kan oplopen. Onze converter gaat uit van vacuüm.
Waarom zijn er twee verschillende metingen van het magnetisch veld?
Het B-veld (fluxdichtheid) meet de daadwerkelijke ervaren magnetische kracht, inclusief materiaaleffecten. Het H-veld (veldsterkte) meet de magnetiserende kracht die het veld creëert, onafhankelijk van het materiaal. In vacuüm is B = μ₀H, maar in materialen is B = μ₀μᵣH waar μᵣ enorm varieert.
Hoe sterk is het magnetisch veld van de Aarde?
Het veld van de Aarde varieert van 25-65 microtesla (0.25-0.65 Gauss) aan het oppervlak. Het is het zwakst bij de evenaar (~25 µT) en het sterkst bij de magnetische polen (~65 µT). Dit is sterk genoeg om kompasnaalden te oriënteren, maar 20.000-280.000 keer zwakker dan MRI-machines.
Is 1 Tesla een sterk magnetisch veld?
Ja! 1 Tesla is ongeveer 20.000 keer sterker dan het aardmagnetisch veld. Koelkastmagneten zijn ~0.001 T (10 G). MRI-machines gebruiken 1.5-7 T. De sterkste laboratoriummagneten bereiken ~45 T. Alleen neutronensterren overschrijden miljoenen Tesla.
Wat is de relatie tussen Oersted en A/m?
1 Oersted (Oe) = 1000/(4π) A/m ≈ 79.577 A/m. Oersted is de CGS-eenheid voor het H-veld, terwijl A/m de SI-eenheid is. De conversiefactor komt voort uit de definitie van de ampère en CGS-elektromagnetische eenheden.
Waarom gebruiken MRI-machines Tesla, niet Gauss?
Internationale normen (IEC, FDA) vereisen Tesla voor medische beeldvorming. Dit voorkomt verwarring (1.5 T vs. 15.000 G) en sluit aan bij SI-eenheden. MRI-veiligheidszones worden gedefinieerd in Tesla (0.5 mT, 3 mT richtlijnen).
Kunnen magnetische velden gevaarlijk zijn?
Statische velden >1 T kunnen pacemakers verstoren en ferromagnetische objecten aantrekken (projectielgevaar). Tijdsafhankelijke velden kunnen stromen induceren (zenuwstimulatie). MRI-veiligheidsprotocollen controleren de blootstelling strikt. Het aardmagnetisch veld en typische magneten (<0.01 T) worden als veilig beschouwd.
Volledige Gereedschapslijst
Alle 71 gereedschappen beschikbaar op UNITS