Wie funktioniert ein Magnet?
Beim Magnetismus wird zwischen Dia-, Para- und Ferromagnetismus unterschieden, wobei letzterer nur in flüssiger oder fester Materie vorkommt. Jede dieser Erscheinungsformen des Magnetismus weist eine deutlich andere physikalische Eigenschaft auf. In den meisten Fällen sind ferromagnetische Eigenschaften gemeint, wenn das Wort „magnetisch“ verwendet wird, um sie zu beschreiben. Die ferromagnetischen Eigenschaften werden nun mit Hilfe einiger konkreter Beispiele aufgeschlüsselt.
Magnetowiderstand
Das Studium des Ferromagnetismus ist für die Wissenschaft von großem Nutzen. So spielt er zum Beispiel in elektrischen Generatoren, Transformatoren oder Relais eine sehr wichtige Rolle, aber auch bei der Speicherung und Verarbeitung von Daten. In diesem Bereich gibt es noch viel Raum für Verbesserungen in Bezug auf die Energieerhaltung und die Verringerung der Größe. Einer der Gründe, warum der Ferromagnetismus in den letzten Jahren wieder zu einem unglaublich attraktiven und viel beschäftigten Forschungsgebiet geworden ist, liegt in diesem besonderen Phänomen. Der zweite Grund ist die jüngste Entdeckung neuartiger physikalischer Effekte, von denen einige aus technologischer Sicht recht faszinierend sind. Der enorme Magnetowiderstand und der magnetische Zirkulardichroismus sind zwei Beispiele für diese Art von Phänomenen. Der dritte und letzte Grund ist, dass in den letzten Jahren eine Vielzahl neuartiger Herstellungs- und Analysemethoden entwickelt worden ist. Diese Techniken haben es möglich gemacht, neue „maßgeschneiderte“ Materialien herzustellen und sie eingehender zu untersuchen.
Gegenstände
Magnete haben die Fähigkeit, ihre Kraft durch Materialien auszuüben, die selbst nicht magnetisch sind. Sie sind sogar in der Lage, ferromagnetische Gegenstände durch Materialien wie Papier, Stoff, Glas und Wasser anzuziehen.
Eisensteine
Schon die alten Griechen wussten, dass einige Steine, die als magnetische Eisensteine bekannt sind, die Fähigkeit haben, Eisen anzuziehen und sogar Eisen selbst magnetisch zu machen, indem sie es berühren. Etwa zur gleichen Zeit benutzten die Menschen in China Magnete anstelle von Kompassen, wenn sie segelten.
Krafteffekte
Magnetische Krafteffekte können anhand der Richtung und Amplitude der entsprechenden Magnetfeldlinien interpretiert werden. Eisenfeilspäne zum Beispiel sind eine Methode, um sie sichtbar zu machen. Wenn sie der Einwirkung eines Magneten ausgesetzt sind, ordnen sie sich in Ketten an, die den magnetischen Feldlinien entsprechen. Es ist möglich, die Intensität des Magnetfelds zu bestimmen, indem man den Abstand zwischen zwei benachbarten Feldlinien misst. Das Magnetfeld ist größer, wenn es mehr Feldlinien pro Flächeneinheit gibt. Feldlinien haben keinen Anfang und keinen Schluss. Sie haben stets die Form von geschlossenen Bahnen.
Wie funktioniert ein Magnet?
Kompass
Der Kompass ist ein Gerät, das als Messinstrument verwendet werden kann und das Ihnen sagen kann, in welche Richtung der Kompass zeigt. Der Magnetkompass ist wohl das bekannteste dieser Geräte, da er das Magnetfeld der Erde nutzt, um Norden und damit auch die anderen Himmelsrichtungen zu bestimmen.
Elementarmagnete
Eine Substanz, die vor der Magnetisierung nicht magnetisch war, wie z.B. ein Stück Eisen, wird nach der Magnetisierung magnetisch. Nur ferromagnetische Materialien wie Eisen, Nickel und Kobalt sind in der Lage, stark magnetisiert zu werden. Die Magnetisierung kann erreicht werden, indem alle Elementarmagnete im Material parallel ausgerichtet werden. Um dieses Ziel zu erreichen, muss das betreffende Material einem externen Magnetfeld ausgesetzt werden. Die Magnetisierung kann durch harte Schläge, extreme Temperaturen oder Magnetfelder mit entgegengesetzter Polarität wieder zerstört werden (Entmagnetisierung).
Paramagnetismus
Das als Paramagnetismus bekannte Phänomen tritt auf, wenn sich die Magnetisierung in Bezug auf das äußere Magnetfeld umkehrt. Aufgrund einer einzigartigen Wechselwirkung, die als Austauschwechselwirkung bekannt ist, richtet sich die Magnetisierung ferromagnetischer Stoffe ähnlich wie bei einfachen Paramagneten nach dem äußeren Magnetfeld aus. Allerdings ist diese Ausrichtung in ferromagnetischen Körpern viel stabiler als in einfachen Paramagneten.
Diamagnetismus
Bei diamagnetischen Materialien bewirkt ein äußeres Magnetfeld, dass die Magnetisierung in die entgegengesetzte Richtung zeigt. Insbesondere ferromagnetische Materialien sind dafür bekannt, dass sie eine sehr robuste Magnetisierung aufweisen (z.B. Eisen).
Schraubenzieher zum Magnet machen
Jeder hat die Möglichkeit, die Auswirkungen des Magnetismus in seinem eigenen Zuhause nachzustellen. Eine Substanz kann magnetisiert werden, wenn sie dem Feld zweier starker Dauermagneten, wie sie in einem Schraubenzieher zu finden sind, ausgesetzt wird und das betreffende Material eisenhaltig ist. Ein Restmagnetismus kann auch dann noch vorhanden sein, wenn die Magnete vollständig voneinander getrennt wurden (Remanenz). Der Schraubenzieher hat seine eigenen magnetischen Eigenschaften erworben.
