FSW23 - Magnetismus

Ein Magnet ist ein Objekt, das eine unsichtbare Kraft ausübt, die bestimmte Materialien wie

Eisen, Nickel und Kobalt anzieht. Diese Kraft nennt man Magnetismus. Magnete haben zwei

Pole: einen Nordpol und einen Südpol. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, während sich ungleichnamige

Pole anziehen.

Dauer- oder Permanentmagnete:

Sie behalten ihren Magnetismus dauerhaft, z. B. Magnete an Kühlschr.nken.

Elektromagnete:

Diese Magnete sind nur magnetisch, wenn Strom durch sie fließt. Sie werden oft in Maschinen

und Geräten verwendet.

Temporäre Magnete:

Diese Materialien werden nur für kurze Zeit magnetisch, wenn sie in ein starkes Magnetfeld

gebracht werden.

– Gleichnamige Pole (z. B. Nordpol-Nordpol) stossen sich ab.

– Ungleichnamige Pole (z. B. Nordpol-Südpol) ziehen sich an.

Elementarmagnete

Ein Magnet besteht aus vielen kleinen Bereichen, die als Elementarmagnete bezeichnet werden.

In einem normalen, nicht magnetisierten Material sind diese Elementarmagnete ungeordnet.

Wenn das Material magnetisiert wird, richten sich die meisten dieser Bereiche in dieselbe

Richtung aus, was das Objekt zu einem Magneten macht.

Magnete bestehen oft aus Metallen wie Eisen, Nickel oder Kobalt. Es gibt auch spezielle Legierungen,

die magnetische Eigenschaften haben, wie Neodym-Eisen-Bor-Magnete. Bei

Elektromagneten wird ein Draht um einen Eisenkern gewickelt, und wenn Strom durch den

Draht fliesst, wird das Eisen magnetisch.

Magnetismus entsteht durch die Bewegung von Elektronen innerhalb der Atome. In magnetischen

Materialien wie Eisen richten sich viele der Elektronen so aus, dass sie kleine Magnetfelder

erzeugen. Wenn genug dieser kleinen Magnetfelder in die gleiche Richtung zeigen,

wird das gesamte Material magnetisch.

Um ein Objekt zu magnetisieren, bringt man es in ein starkes Magnetfeld. Dadurch richten

sich die Elementarmagnete im Material aus. Je mehr dieser kleinen Magnete ausgerichtet

sind, desto stärker wird das Objekt magnetisch. Man kann ein Material auch magnetisieren,

indem man es wiederholt mit einem starken Magneten streicht.

Remanenz bezeichnet in der Physik die Restmagnetisierung eines Materials, nachdem das äußere Magnetfeld entfernt wurde. Es beschreibt also die Fähigkeit eines Materials, einen Teil seines Magnetismus beizubehalten, auch wenn keine äußere Magnetquelle mehr wirkt.

Stell dir vor, du magnetisierst eine Büroklammer mit einem starken Magneten.

Wenn du den Magneten entfernst, bleibt die Büroklammer oft noch ein bisschen magnetisch – sie kann z. B. kleinere Büroklammern anziehen.

Diese verbleibende Magnetisierung nennt man Remanenz.

Ein Magnetfeld ist ein unsichtbares Kraftfeld, das von magnetischen Objekten (z. B. Magneten oder stromdurchflossenen Leitern) erzeugt wird. Es übt Kräfte auf andere magnetische Materialien und bewegte elektrische Ladungen aus.

Ferromagnetische Stoffe sind Materialien, die sehr stark auf Magnetfelder reagieren und sogar

selbst zu Magneten werden können. Diese Stoffe sind die Grundlage für die meisten

Magnete, die wir im Alltag verwenden.

- Eisen (Fe)

– Nickel (Ni)

– Kobalt (Co)

– Einige Legierungen und spezielle Materialien wie bestimmte Stahlarten und Ferrite.

Im Inneren eines ferromagnetischen Materials gibt es winzige magnetische Bereiche, die man Domänen nennt. Diese Domänen bestehen aus vielen Elementarmagneten. In einem nicht magnetisierten Zustand zeigen die Domänen in verschiedene Richtungen, sodass sich ihre magnetischen Kräfte gegenseitig aufheben. Wenn ein solches Material in ein Magnetfeld gebracht wird, richten sich die Domänen in dieselbe Richtung aus. Dadurch wird das Material selbst magnetisch. Je stärker das Magnetfeld, desto mehr Domänen richten sich aus, und desto stärker wird der Magnetismus des Materials.

Ferromagnetische Stoffe sind deshalb so bedeutend, weil sie die stärksten und beständigsten

Magnetfelder erzeugen können. Sie spielen eine zentrale Rolle in vielen Technologien, z.B. in Elektromotoren,

Transformatoren, Magnetbändern und Festplatten.

Wenn ein ferromagnetischer Stoff magnetisiert wird, bleiben viele der ausgerichteten Domänen

auch nach dem Entfernen des äußeren Magnetfelds in ihrer Position. Das Material wird

dann zu einem Permanentmagneten. Dies ist der Grund, warum Magnete ihre magnetische

Kraft lange Zeit behalten können.

Jedes ferromagnetische Material hat eine sogenannte Curie-Temperatur. Das ist die Temperatur,

bei der das Material seine ferromagnetischen Eigenschaften verliert. Oberhalb dieser

Temperatur beginnen sich die Domänen wieder ungeordnet auszurichten, und das Material

wird paramagnetisch, also nur schwach magnetisch.