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Viele Menschen halten Magnete für selbstverständlich. Sie sind überall, von Physiklabors bis hin zu Kompassen, die für Campingausflüge verwendet werden, und Souvenirs, die an Kühlschränken hängen. Einige Materialien sind anfälliger für Magnetismus als andere. Einige Arten von Magneten, wie z. B. Elektromagnete, können ein- und ausgeschaltet werden, während Permanentmagnete die ganze Zeit über ein stabiles Magnetfeld erzeugen.
Domains
Alle Materialien bestehen aus magnetischen Domänen. Dies sind winzige Taschen, die atomare Dipole enthalten. Wenn diese Dipole in einer einzigen Richtung ausgerichtet werden, zeigt das Material magnetische Eigenschaften. Insbesondere Eisen ist ein Element, dessen Dipole leicht ausgerichtet werden können. In anderen Materialien können Dipole innerhalb einer Domäne ausgerichtet sein, jedoch nicht in Bezug auf andere Domänen in demselben Materialstück. Diese Domänen können mithilfe eines als Magnetkraftmikroskopie bezeichneten Verfahrens erfasst werden. Wenn ein Material einem starken Magnetfeld ausgesetzt wird, richten sich seine Domänen aus und das Material selbst wird magnetisiert. Nicht alle Domänen müssen ausgerichtet sein, damit der Magnetismus erreicht wird.
Elektrizität
Die Einwirkung von elektrischem Strom ist ein weiterer Weg, um magnetische Domänen auszurichten. Wenn zwei Drähte von elektrischem Strom durchflossen werden, besteht zwischen ihnen eine magnetische Anziehungskraft, wenn die Ströme in die gleiche Richtung verlaufen. Die Drähte stoßen sich gegenseitig ab, wenn ihre Ströme gegenläufig sind. Die Erde ist ein Magnet, der durch elektrische Ströme im geschmolzenen Kern des Planeten erzeugt wird, obwohl die Wissenschaftler der National Aeronautics and Space Administration weiterhin nach der Quelle dieser Ströme suchen.
Ferromagnetismus
Ferromagnetismus ist ein Phänomen, das bei einigen Metallen auftritt, insbesondere bei Eisen, Kobalt und Nickel, wodurch das Metall magnetisch wird. Die Atome in diesen Metallen haben ein ungepaartes Elektron, und wenn das Metall einem ausreichend starken Magnetfeld ausgesetzt ist, richten sich diese Elektronenspins parallel zueinander aus. Aus diesem Grund werden Eisenkerne in Elektromagneten und Transformatorwicklungen verwendet. Der elektrische Strom erzeugt ein Magnetfeld, das durch den durch Eisenkerne induzierten Magnetismus verstärkt wird.
Curie-Temperatur
Materialien bleiben bei Temperaturen unterhalb der Curie-Temperatur magnetisch. Diese Temperatur ist für verschiedene Metalle unterschiedlich und beschreibt den Punkt, an dem die Fernordnung der magnetischen Domänen verschwindet. Die Fernordnung ist das, was die magnetischen Domänen in einer bestimmten Orientierung hält. Höhere Curie-Temperaturen bedeuten, dass mehr Energie erforderlich ist, um magnetische Domänen eines Materials zu desorientieren. Wenn die Temperatur unter die Curie-Temperatur fällt und das Material in ein Magnetfeld gebracht wird, wird es wieder magnetisch.