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Permanentmagnetismus

Permanentmagnete und ihre Eigenschaften, Pole und Feldlinien, sowie Funktion eines Kompass und Elektromagneten

Magnete im Alltag

Im Alltag kannst du überall Magnete finden. Als erstes denkt du vermutlich an Kühlschrankmagnete, die dazu verwendet werden Notizen, Bilder oder sonstige Gegenstände am Kühlschrank zu befestigen. Der Vorteil liegt auf der Hand: Mit Hilfe eines Magneten lassen sich Dinge befestigen und ganz einfach wieder lösen und das ohne sie zu beschädigen. Befestigst du einen Zettel mit Notizen mit einer Pinnnadel an einer Pinnwand, so müsstest du den Zettel durchstechen. Darüber hinaus findest du im Alltag aber noch mehr Magnete, an die du vielleicht nicht sofort denkst, weil sie nicht so offensichtlich sind. So können Taschen und Portemonnaies mit Magneten verschlossen werden. Dies findet auch in machen Schranktüren Verwendung. Des Weiteren gibt es magnetisches Spielzeug und Werkzeug.

Eigenschaften der Magnete

Magnete gibt es in verschiedenen Formen. Kühlschrankmagnete sind Scheibenmagneten, aus dem Physikunterricht kennst du vermutlich noch die Stabmagneten und die Hufeisenmagneten. Die Genannten sind sogenannte Permanentmagnete, das heißt, dass sie dauerhaft magnetisch sind und wie jeder Magnet einen Norpol und einen Südpol besitzen.

Magnete.jpg

Je nach dem wie du die Magnete ausrichtest, können sie sich gegenseitig anziehen oder abstoßen. Dies kannst du selbst einmal mit den Kühlschrankmagneten testen. Stehen sich zwei gleichnamige Pole gegenüber, so stoßen sich die Magneten ab, was du daran erkennst, dass du etwas Kraft benötigst um sie zusammenzubringen. Steht sich hingegen der Norpol und der Südpol zweier Magnete gegenüber, so ziehen sie sich gegenseitig an. Und genau dieser Effekt wird bei den Magneten im Alltag ausgenutzt. Denn Magnete haften nicht nur an anderen Magneten, sondern auch an Nickel, Kobalt und Eisen. Diese Metalle werden als ferromagnetisch bezeichnet, was bedeutet, dass sie zu einem Magneten werden können. Wenn also Eisen in deiner Kühlschranktür verarbeitet ist und du einen Magneten ganz nah heranbringst, so wird das Eisen in der Tür aufgrund der sogenannten magnetischen Influenz selbst zu einem Magneten und zieht den Kühlschrankmagnet an. Löst du ihn wieder ab, so verschwindet auch die Magnetisierung in der Kühlschranktür. Die Tür bezeichnet man in der Physik daher als einen remanenten Magneten.

Eigenschaften der Magnete

Elementarmagnete

Woran liegt es, dass Permanentmagnete dauerhaft magnetisch sind, andere Magnete nur remanent und wiederum andere Stoffe wie beispielsweise Holz, Plastik oder Porzellan gar nicht magnetisch sind? Die Antwort liegt im inneren Aufbau der Stoffe.

Magnetische Stoffe sind aus vielen kleinen Magneten aufgebaut, den sogenannten Elementarmagneten, die wild durcheinander ausgerichtet sind. So ist der Stoff insgesamt neutral. Mit einem äußeren Magnetfeld lassen sich diese Elementarmagnete alle in die gleiche Richtung ausrichten. Zeigen alle Elementarmagnete in die gleiche Richtung, so ist der Stoff als Ganzes ebenfalls magnetisch. In nicht magnetischen Stoffen lassen sich diese Elementarmagnete nicht so einfach ausrichten. In remanenten Magneten lassen sie sich zwar ausrichten, aber verbleiben nur solange ausgerichtet wie das äußere Magnetfeld wirkt. Verschwindet das äußere Magnetfeld, so verschwindet auch die Ordnung der Elementarmagnete wieder. Beim Permanentmagneten hingegen bleibt die Ordnung der Elementarmagnete bestehen. Sie können dann nur noch durch mechanische Erschütterungen oder große Hitze entmagnetisiert werden.

Feldlinienmodell

Magnete zeigen nicht nur bei Berührung ihre magnetischen Kräfte, sondern können sie auch durch die Luft oder andere Medien übertragen. Starke Magnete halten zum Beispiel auch, wenn du sie oberhalb und unterhalb einer Tischplatte befestigst. Das heißt, dass die Kraft irgendwie durch den Tisch hindurch gehen muss. Dies funktioniert über die magnetischen Feldlinien.

Feldlinien.jpg

Das Feldlinienmodell ist ein Modell, dass dabei hilft, die Kraft der Magnete zu verstehen. Sie können viele Medien durchdringen, sind geschlossen und zeigen immer vom magnetischen Nord- zum Südpol. Die Dichte der Feldlinien symbolisiert die Stärke der magnetischen Kraft an dieser Stelle. Mit Hilfe der Feldlinien können Magnete andere Magnete ausrichten.

So funktioniert auch ein Kompass, den du zu Orientierung verwenden kannst. Wie du weißt, zeigt dieser immer nach Norden, egal wo auf der Erde du dich befindest. Das liegt daran, dass die Erde ein riesiger Stabmagnet ist, der demnach Feldlinien hat. Die Kompassnadel ist auch ein Magnet, der durch die Feldlinien der Erde ausgerichtet wird und somit immer nach Norden zeigt.

Erdkugel_mit_Magnetfeld.jpg

Elektromagenete

Möglicherweise kennst du Geräte, mit denen man versteckte elektrische Leitungen in Hauswänden finden kann. Auch diese Geräte funktionieren magnetisch, denn fließender Strom erzeugt Magnetfelder, die die Wände durchdringen und vom Gerät entdeckt werden können. Das besondere daran ist, dass das Magnetfeld verschwindet, wenn der Strom abgestellt wird. Dieses Prinzip macht man sich technisch in Form von Elektromagneten zu Nutzen.

Elektromagneten sind in Spulen aufgewickelte elektrische Leitungen, die ein Magnetfeld erzeugen, das durch einen Eisenkern noch verstärkt wird. Der Vorteil ist, dass du nach Belieben das Magnetfeld aus und wieder anschalten kannst, indem du den Strom regulierst. Ein Permanentmagnet hat diese Eigenschaft nicht. Elektromagnete werden beispielsweise in Elektromotoren oder auf Schrottplätzen eingesetzt.

Kran_mit_Auto.jpg