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Permanentmagnete – Was ist ein Magnet?

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Team Digital
Permanentmagnete – Was ist ein Magnet?
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Grundlagen zum Thema Permanentmagnete – Was ist ein Magnet?

Inhalt

Permanentmagnete – Physik

An vielen Tafeln hängen sie, an Kühlschränken halten sie Fotos fest und manchmal verschließen sie sogar Geldbeutel. Überall findet man heutzutage Magnete. Aber was versteht man unter dem Begriff Magnet und was genau ist ein Permanentmagnet? In diesem Text wird erklärt, was Magnete ausmacht und warum sie an manchen Gegenständen haften bleiben.

Bauformen von Magneten

Die einfachste Bauform eines Magnets ist der Stabmagnet. Wie jeder Magnet besitzt er einen Nordpol, gekennzeichnet mit $N$, und einen Südpol, gekennzeichnet mit $S$. Meist wird der Nordpol rot und der Südpol grün dargestellt.

Etwas komplizierter sieht der Hufeisenmagnet aus. Dieser wird auch U-Magnet genannt. Nord- und Südpol befinden sich hier an den beiden Schenkeln des Hufeisens.

Bauformen von Magneten als Abbildung

Bei der Bauform des Scheibenmagneten gibt es mehrere Varianten. Meistens sind die Pole geformt wie zwei runde Platten, die aufeinander liegen.

Es gibt noch viele weitere Bauformen von Magneten, diese drei sind jedoch die häufigsten.

Eigenschaften von Magneten

Wie du bereits erfahren hast, haben Magnete einen Nord- und einen Südpol. Das ist immer der Fall, es gibt keine einzelnen Pole.

Bringt man zwei Magnete nahe zueinander üben sie eine Kraft aufeinander aus. Führt man gleichnamige Pole zusammen, also Süd- und Südpol oder Nord- und Nordpol, so stoßen sich die Magnete ab. Bringt man die ungleichnamigen Pole zusammen, also Nord- und Südpol, so ziehen sich die Magnete gegenseitig an. Das wird durch das Polgesetz definiert. Es lautet:

Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige Pole ziehen sich an.

Permanentmagnet und Remanentmagnet

Wie wird aus einem Stück Metall ein Magnet? Was ist ein Remanentmagnet und was ist ein Permanentmagnet? Die Grundlagen hierzu werden dir im Folgenden geliefert.

Magnetisierung
Im Inneren eines Stück Metalls können wir uns kleine Elementarmagnete vorstellen. Am Anfang sind diese Elementarmagnete ungeordnet, zu sehen in der oberen Hälfte der folgenden Grafik. Auch hier sind die Nordpole in Rot und die Südpole in Grün dargestellt. Sie zeigen in alle Richtungen und ihre Wirkungen heben sich gegenseitig auf.

Herstellung eines Magneten als Darstellung

Hält man nun einen Magneten in die Nähe dieses Metallstücks, so wirken Kräfte auf die Elementarmagnete: ungleichnamige Pole werden angezogen, gleichnamige abgestoßen. Sie richten sich aus und ordnen sich, wie unten in der Grafik erkennbar. Das Metallstück wird selbst zum Magneten. Es wurde magnetisiert. Entfernt man den Magneten wieder von dem Metallstück, dann ist es abhängig vom Material, was passiert.

Definition: Remanentmagnet
Bei einigen Materialien sind die Elementarmagnete schnell wieder ungeordnet. Das Metallstück wirkt also nur magnetisch, solange ein anderer Magnet in der Nähe ist. Man spricht hierbei von vorübergehendem oder remanentem Magnetismus. Ein Beispiel hierfür ist die Tür eines Kühlschranks. Hält man einen Magneten in die Nähe, so wird die Tür magnetisiert und zieht den Magneten an, aber nur solange dieser in der Nähe ist.

Definition: Permanentmagnet
Es gibt jedoch auch Materialien, bei denen die Elementarmagnete sehr lange geordnet bleiben, auch wenn der Magnet nicht mehr in ihrer Nähe ist. Diese magnetisierten Metalle nennt man Permanentmagnete. Beispiele für Permanentmagnete sind Tafelmagnete, aber auch der Magnet im Geldbeutel.

Definition: Magnetische Härte
Remanent- und Permanentmagnete unterscheiden sich in ihrer magnetischen Härte. Magnetisch weiche Materialien sind nur vorübergehend magnetisiert. Das Innere der Kühlschranktür besteht aus so einem magnetisch weichen Material.
Ein magnetisch hartes Material ist im Gegensatz dazu anhaltend magnetisch.

Entmagnetisierung

Besitzt man einen Permanentmagneten, so gibt es dennoch die Möglichkeit, ihn zu entmagnetisieren. Entmagnetisieren bedeutet, dass das magnetisierte Metallstück seine magnetische Wirkung verliert. Dazu müssen die Elementarmagnete des Metalls wieder durcheinander gebracht werden. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten.

  • Durch starke Erhöhung der Temperatur bewegen sich die Elementarmagnete schneller und das Metall wird entmagnetisiert.
  • Starke Erschütterungen schwächen die Magnetisierung von Magneten.
  • Andere Magnete können dazu genutzt werden, die Elementarmagnete in alle möglichen Richtungen auszurichten und das Metall somit zu entmagnetisieren.

Permanentmagnete – Zusammenfassung

Die folgenden Stichpunkte fassen noch einmal die wichtigsten Informationen zu Magneten zusammen.

  • Es gibt verschiedene Bauformen von Magneten. Beispiele sind der Stabmagnet, der Hufeisenmagnet und der Scheibenmagnet.
  • Jeder Magnet besitzt einen Nord- und einen Südpol.
  • Das Polgesetz besagt: Gleichnamige Pole stoßen sich ab und ungleichnamige Pole ziehen sich an.
  • Magneten haben eine Kraftwirkung aufeinander und auf andere magnetisierbare Stoffe.
  • Es gibt magnetisch harte und magnetisch weiche Materialien.
  • Permanentmagnete bestehen aus magnetisch harten Materialien und sind schwer zu entmagnetisieren.
  • Magnetisch weiche Stoffe werden sehr schnell entmagnetisiert. Sie sind meist nur so lange magnetisch, wie ein anderer Magnet in der Nähe ist. Man spricht dabei von remanentem Magnetismus.

Jetzt kennst du die wichtigsten Eigenschaften von Permanentmagneten und weißt, was Remanentmagnete sind. Willst du dein Wissen gleich anwenden? Hier auf der Seite findest du Übungen und Arbeitsblätter, die sich mit dem Aufbau, der Funktionsweise und den Merkmalen von Permanentmagneten und Remanentmagneten befassen.

Transkript Permanentmagnete – Was ist ein Magnet?

Jennifer hat auf dem Dachboden eines alten Hauses einen verschlossenen Koffer entdeckt. Hmmm, der Schlüssel muss doch hier irgendwo sein. Alles zu durchsuchen würde Stunden dauern. Moment mal! Mit einem starken Magneten müsste es gehen! Aber was genau ist eigentlich ein „Magnet“? Du erfährst es in diesem Video! Magnete begegnen uns in vielen Bereichen des Alltags. Du kennst sie vielleicht aus eurer Küche oder von einem Kompass. Magnete sind aber auch wichtiger Bestandteil vieler elektrischer Geräte, wie zum Beispiel von Lautsprechern oder Windkraftanlagen, auch wenn man sie dort nicht direkt sieht. Es gibt verschiedene Bauformen von Magneten, aber sie alle haben ähnliche Eigenschaften. Jeder Magnet hat einen „Nord-“ und einen „Südpol“, die in Zeichnungen meist in rot und grün dargestellt werden. Wenn wir zwei Magnete nahe zueinander bringen, üben sie eine Kraft aufeinander aus. Die Richtung der Kraft hängt von der Stellung der Magnete zueinander ab. Liegen sich gleichnamige Pole, also Süd und Süd oder Nord und Nord, gegenüber, stoßen diese sich ab. Sind die Magnete so orientiert, dass sich ungleichnamige Pole gegenüberliegen, ziehen sie sich an. Das ist das „Polgesetz“. Mit dieser Grundlage schauen wir uns die folgende Situation an. Zwei Stabmagnete liegen sich mit ihren Nordpolen gegenüber, sodass sie sich abstoßen würden. Nun sägen wir einen der Magnete genau in der Mitte durch und entfernen die linke Hälfte. Was glaubst du, was dann passiert? Wird die zweite Hälfte „angezogen“ oder „abgestoßen“? Die Hälfte wird abgestoßen! Das liegt daran, dass Magnete immer einen Nord- und einen Südpol haben - einzelne Pole existieren nicht. Aber warum? Wie kann sich ein Süd- in einen Nordpol verwandeln? Das können wir verstehen, wenn wir uns den Magnet genauer anschauen. Sein Inneres können wir uns als mit vielen „Elementarmagneten“ gefüllt vorstellen, die alle in die gleiche Richtung orientiert sind. Jeder einzelne ist ein mikroskopisch kleiner, schwacher Magnet, aber da sie alle zusammenwirken, ergibt sich daraus ein großer, einheitlicher Stabmagnet. Solche Stoffe, deren Elementarmagnete stets gleichmäßig angeordnet sind, nennt man auch Permanentmagnete. In den beiden Hälften des zersägten Magneten sind die Elementarmagnete immer noch ausgerichtet wie zuvor. Deswegen hat jede Hälfte nun ihren eigenen Nord- und Südpol. Diese Erkenntnis hilft uns auch dabei, das folgende Experiment zu verstehen. Statt eines weiteren Magneten bringen wir eine Ein-Cent-Münze in die Nähe des ersten. Sobald sie nahe genug ist, wird sie angezogen. Heißt das, dass eine Ein-Cent-Münze ein Magnet ist? Dann müssten sich zwei Ein-Cent-Münzen, die wir nahe nebeneinander legen, auch anziehen oder abstoßen. Du kannst selbst zuhause überprüfen, dass nichts passiert. Aber warum wird die Münze dann vom Magneten angezogen? Schauen wir uns die Münze genauer an. Auch im Inneren der Münze befinden sich Elementarmagneten. Diese sind jedoch in alle möglichen Richtungen orientiert. Deswegen heben sich ihre Wirkungen gegenseitig auf und die Münze hat keinen Nord- und Südpol, ist also kein Magnet. Wenn wir allerdings einen Permanentmagneten in die Nähe der Münze bringen, wirkt dessen magnetische Kraft auf die Elementarmagnete in der Münze. Diese können sich zwar nicht frei bewegen, aber ihre Orientierung ändern. Deshalb drehen sie sich gerade so, dass ihre Südpole zum Nordpol des Permanentmagneten zeigen und sie alle gleich orientiert sind. Jetzt hat auch die Münze eine Magnetwirkung und wird angezogen. Man sagt auch, die Münze wurde „magnetisiert“. Entfernen wir den Permanentmagneten wieder, verlieren die Elementarmagnete schnell ihre Ordnung und weisen in unterschiedliche Richtungen die Münze ist „entmagnetisiert“. Stoffe, die ihre Magnetisierung sehr schnell wieder verlieren, nennt man auch magnetisch weich. Bringen wir nun statt des Nordpols den Südpol eines Permanentmagneten in die Nähe, wird die Münze ebenso angezogen, weil sich die Elementarmagnete gerade in umgekehrter Richtung orientieren. Andere Stoffe, wie zum Beispiel Kunststoff, Papier oder Holz enthalten keine Elementarmagnete und sind deshalb nicht magnetisch. Man kann sie daher nicht magnetisieren und nicht mit einem Magneten anziehen. Neben den magnetisch weichen Stoffen gibt es auch magnetisch harte Stoffe. Unser Permanentmagnet ist ein Beispiel dafür. Magnetisch hart bedeutet, dass ein Stoff seine Magnetisierung sehr lange behält -- deswegen auch „Permanentmagnet“. Wirklich „permanent“ ist die Magnetisierung allerdings nicht. Mit geeigneten Mitteln können wir auch einen solchen Magneten entmagnetisieren. Zum Beispiel durch Hitze oder mechanische Stöße verlieren die Elementarmagnete ihre Ordnung. Bevor wir herausfinden, ob Jennifer mit ihrem cleveren Trick den Schlüssel finden konnte, fassen wir das Wichtigste noch einmal zusammen. Jeder Magnet hat einen „Nord-“ und einen „Südpol“. Magnete haben eine magnetische Kraftwirkung aufeinander und auf magnetisierbare Stoffe. Gleichnamige Pole stoßen sich ab und ungleichnamige Pole ziehen sich an. Die Elementarmagnete von magnetisierbaren Stoffen richten sich aus und bilden einen Nord- und Südpol. Magnetisch weiche Stoffe verlieren ihre Magnetisierung, sobald der ursächliche Magnet entfernt wird. Ein Permanentmagnet kann durch die Einwirkung von Hitze oder mechanischen Stößen entmagnetisiert werden. Und wie hilft ein Magnet nun Jennifer bei ihrem Problem? Na klar! Der metallische Schlüssel wird angezogen, während das Gerümpel liegen bleibt. Was da wohl drin ist? Wow.

9 Kommentare

9 Kommentare
  1. Oder eine Lampe

    Von Mischa, vor 30 Tagen
  2. Vieleicht war im Koffer Licht eingeschlossen. Es hat doch geleuchtet!

    Von Mischa, vor 30 Tagen
  3. Das Video war so hilfreich und alle Themen waren enthalten die ich für meine Physiktest brauche auch das Tempo ist mega gut und die Geschichte passt 😌👍 ich würde nur gerne wissen was im Koffer war🗝😂

    Von Michelle, vor etwa einem Monat
  4. Dieses Video ist total gut strukturiert, das tempo ist gut und es ist sehr sehr toll erklärt!! Die Geschiche mit der Erklärung zu verbinden, hat meiner Meinung nach Prima funktioniert.

    Von Amal, vor etwa 2 Monaten
  5. im koffer ist gold ;)

    Von Lizzy, vor 2 Monaten
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