Inhalt
Die Spins und Bahnen von Elektronen machen jedes Atom zu einem winzigen Stabmagneten. Bei den meisten Materialien zeigen die magnetischen Momente dieser Atome in zufällige Richtungen, und ihre Felder heben sich auf, um keinen Nettomagnetismus zu erzeugen.
Im Gegensatz dazu sind bestimmte Substanzen ferromagnetisch und ihre magnetischen Momente richten sich spontan aus, so dass ihre Felder parallel zueinander sind und sich addieren. Diese Ausrichtung ist auf einen kleinen Bereich mit der Bezeichnung a beschränkt Domainmit vielen solchen Domänen, die ein ferromagnetisches Material bilden.
Obwohl sie Magnetfelder verstärkt haben, sind die Domänen selbst zufällig ausgerichtet, was wiederum zu keinem Gesamtmagnetismus führt. Ein externes Magnetfeld kann jedoch die Domänen so ausrichten, dass sich ihre eigenen Magnetfelder gegenseitig verstärken, wodurch ein Netzfeld über ein Objekt erzeugt und somit ein Magnet erzeugt wird. Dieses Phänomen, genannt Ferromagnetismusist die Basis alltäglicher Magnete. Bei Raumtemperatur sind nur vier Elemente ferromagnetisch und haben dieses Verhalten: Eisen, Kobalt, Nickel und Gadolinium.
Gebrauch des Magnetismus
Weichmagnetische Materialien wie Eisen lassen sich leicht magnetisieren, aber die Domänen werden zufällig ausgewählt, sobald das äußere Feld verschwindet. infolgedessen verliert das Material schnell seinen Magnetismus. Diese Eigenschaft ist nützlich für Elektromagnete und Geräte wie Bandaufzeichnungs- oder Löschköpfe, die temporäre oder sich schnell ändernde Magnetfelder erzeugen müssen.
Hartmagnetische Werkstoffe wie Stahl sind schwerer zu magnetisieren und auch schwerer zu entmagnetisieren. Nach Entfernung des äußeren Feldes können sie ihren Magnetismus für lange Zeit beibehalten - manchmal für Millionen von Jahren, eine Eigenschaft, die die geologische Datierung von Gesteinen unterstützt. Zur Herstellung von Permanentmagneten werden daher hartmagnetische Materialien verwendet.
Dieses Magnetisierungsverfahren hat breite praktische Anwendungen, wobei der Kassettenrekorder nur ein Beispiel ist. Das Aufnahmeband besteht aus einem langen, dünnen Mylar-Streifen, der mit feinen Partikeln aus Eisenoxid oder Chromdioxid beschichtet ist. Während sich das Band unter dem Aufzeichnungskopf bewegt, richtet ein Magnetfeld Domänen auf dieser Beschichtung als Reaktion auf das Musik- oder Datensignal aus. Danach behalten die Domänen das eingeprägte Magnetfeld für eine spätere Wiedergabe bei.
Computerfestplatten verwenden im Wesentlichen das gleiche Verfahren für die Speicherung magnetischer Daten auf schnell rotierenden Platten.
Unerwünschter Magnetismus
Bei Kontakt mit Magneten oder magnetischen Spanntischen können Stahlgegenstände ungewollt magnetisiert werden. Zerspanen, Schweißen, Schleifen und sogar Vibrieren können Stahl ebenfalls magnetisieren. Unerwünschte Effekte sind Werkzeuge, die Metallspäne und -späne anziehen, eine raue Oberfläche nach dem Verzinken und Schweißnähte, die nur eine Seite durchdringen.
In ähnlicher Weise kann ein ständiger Kontakt mit dem Magnetband dem Aufzeichnungsgerät einen Restmagnetismus verleihen, der das Rauschen erhöht und eine ungenaue Tonaufzeichnung verursacht.
Zur Wiederverwendung kann ein Audioband in einen leeren Zustand zurückversetzt werden, indem die Länge an einem Löschkopf vorbeigeführt wird, ein mühsamer und unpraktischer Vorgang, insbesondere im großen Maßstab. Ausrangierte Computerfestplatten enthalten möglicherweise geschützte oder vertrauliche Daten, die anderen nicht zur Verfügung stehen sollten. In diesen Fällen muss das Aufzeichnungsmedium in großen Mengen entmagnetisiert werden.
Warum einen Entmagnetisierer verwenden?
Die Belästigung durch unerwünschten Magnetismus hat zur Entwicklung kleiner und industrieller Entmagnetisierer geführt. Ein Entmagnetisierer, auch bekannt als Degausser, erzeugt mithilfe von Elektromagneten intensive hochfrequente Wechselstrommagnetfelder. In Reaktion darauf richten sich einzelne Domänen nach dem Zufallsprinzip neu aus, so dass sich ihre Magnetfelder aufheben oder nahezu aufheben, wodurch unerwünschter Magnetismus beseitigt oder wesentlich verringert wird.
Einige Entmagnetisierer verwenden weder Elektrizität noch Elektromagnete, sondern haben stattdessen Seltenerdmagnete, um die erforderlichen starken Magnetfelder bereitzustellen.
Nach diesem Entmagnetisierungsprinzip werden auch Tonbandgeräte eingesetzt. Während das Band unter einem Löschkopf vorbeiläuft, werden die Domänen durch ein hochfrequentes Magnetfeld mit hoher Amplitude zufällig angeordnet, um das Aufzeichnen neuer Töne oder Daten vorzubereiten. In größerem Maßstab löschen Massenentmagnetisierer ganze Spulen von Magnetbändern oder Festplatten in einem einzigen Schritt.
Eine Entmagnetisierungsmaschine kann abhängig vom Zweck eine von mehreren üblichen Konfigurationen haben. Ein tragbares Entmagnetisierungswerkzeug entmagnetisiert Bohrer, Meißel oder kleine Teile, die auf einer ebenen Oberfläche liegen oder durch ein Loch geführt werden.
Dickes Material oder große feste Gegenstände müssen möglicherweise einen Entmagnetisierungstunnel passieren, der groß genug für eine stehende Person ist. Frequenz, Entmagnetisierungsfeldstärke und Durchsatzgeschwindigkeit müssen auf das zu löschende Objekt und das verbleibende Magnetfeld abgestimmt sein.