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Magnete sind atomgetrieben. Der Unterschied zwischen einem Permanentmagneten und einem temporären Magneten liegt in ihren atomaren Strukturen. Permanentmagnete haben ihre Atome die ganze Zeit ausgerichtet. Bei temporären Magneten sind die Atome nur unter dem Einfluss eines starken externen Magnetfelds ausgerichtet. Durch Überhitzen eines Permanentmagneten wird seine Atomstruktur neu geordnet und in einen temporären Magneten verwandelt.
Magnet-Grundlagen
Materialien mit magnetischen Eigenschaften besitzen magnetische Felder. Ein typischer Stahlnagel hat kein ausreichend starkes Magnetfeld, um eine Büroklammer aus Metall anzuziehen. Die Magnetisierung kann jedoch die Stärke des Magnetfelds der Stahlnägel erhöhen. Wenn Sie einfach einen starken Permanentmagneten neben einen Stahlnagel platzieren, wird der Nagel ein stärkeres Magnetfeld haben und wie ein temporärer Magnet wirken. Der Nagel wird als temporärer Magnet bezeichnet, da der Nagel nach dem Entfernen des Permanentmagneten seine Magnetfeldstärke verliert, die die Büroklammer angezogen hat.
Permanentmagnete
Permanentmagnete unterscheiden sich von temporären Magneten durch ihre Fähigkeit, ohne den Einfluss eines nahegelegenen externen Magnetfelds magnetisiert zu bleiben. Typischerweise werden Permanentmagnete aus "harten" magnetischen Materialien hergestellt, wobei sich "hart" auf eine Materialfähigkeit bezieht, magnetisiert zu werden und magnetisiert zu bleiben. Stahl ist ein Beispiel für ein hartmagnetisches Material.
Viele Permanentmagnete entstehen, indem das magnetische Material einem sehr starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt wird. Sobald das äußere Magnetfeld entfernt ist, wird das behandelte magnetische Material nun in einen Permanentmagneten umgewandelt.
Temporäre Magnete
Im Gegensatz zu Permanentmagneten können temporäre Magnete nicht alleine magnetisiert bleiben. Weichmagnetische Materialien wie Eisen und Nickel ziehen keine Büroklammern an, nachdem ein starkes äußeres Magnetfeld entfernt wurde.
Ein Beispiel für einen industriellen temporären Magneten ist ein Elektromagnet, mit dem Altmetall in einem Schrottplatz bewegt wird. Ein elektrischer Strom, der durch eine Spule fließt, die eine Eisenplatte umgibt, induziert ein Magnetfeld, das die Platte magnetisiert. Wenn der Strom fließt, nimmt die Platte Altmetall auf. Wenn der Strom stoppt, gibt die Platte das Altmetall frei.
Grundlegende Atomtheorie der Magnete
Magnetische Materialien besitzen spinnende Elektronen um einen Atomkern, die einzeln ein winziges Magnetfeld ausüben. Dies macht jedes Atom zu einem winzigen Magneten innerhalb eines größeren Magneten. Diese winzigen Magnete werden Dipole genannt, weil sie einen magnetischen Nord- und Südpol haben. Einzelne Dipole neigen dazu, sich mit anderen Dipolen zu verklumpen und größere Dipole zu bilden, die als Domänen bezeichnet werden. Diese Domänen haben stärkere Magnetfelder als einzelne Dipole.
Bei magnetischen Materialien, die nicht magnetisiert sind, sind die atomaren Domänen in unterschiedlichen Richtungen angeordnet. Wenn jedoch das magnetische Material magnetisiert wird, ordnen sich die Atomdomänen in einer gemeinsamen Orientierung an und wirken dadurch als eine große Domäne, die ein noch stärkeres Magnetfeld als jede einzelne Domäne aufweist. Das gibt einem Magneten seine Kraft.
Der Unterschied zwischen einem Permanentmagneten und einem temporären Magneten besteht darin, dass, sobald die Magnetisierung aufhört, die atomaren Domänen eines Permanentmagneten ausgerichtet bleiben und ein starkes Magnetfeld aufweisen, wohingegen sich die Domänen eines temporären Magneten nicht ausgerichtet und schwach neu anordnen Magnetfeld.
Eine Möglichkeit, einen Permanentmagneten zu zerstören, besteht darin, ihn zu überhitzen. Übermäßige Hitze lässt die Magnetatome heftig schwingen und stört die Ausrichtung der Atomdomänen und ihrer Dipole. Nach dem Abkühlen richten sich die Domänen nicht mehr wie zuvor von selbst aus und werden strukturell zu einem temporären Magneten.