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Magnete waren eines der nützlichsten Materialien, die entdeckt wurden und die Quelle für viel Staunen und Unterhaltung waren. Seit ihrer Entdeckung vor Tausenden von Jahren haben die Menschen Anwendungen für Magnete in allen Arten von Geräten gefunden. Vom Kompass bis zur Schranktür begegnen die meisten Menschen täglich Magneten, doch viele verstehen nicht genau, wie sie funktionieren.
Eisenhaltiges Material
Als Eisenmetall wird jedes Metall bezeichnet, das Eisen enthält. Eisenmetalle sind aufgrund des starken Einsatzes von Eisen in den meisten Metalllegierungen sehr verbreitet. Eisenmetalle enthalten einen Eisengehalt, der groß genug ist, um genügend Domänen zu erzeugen, in denen ein Magnetfeld einwirken und anziehen kann. Eisenmaterialien sind die einzigen Objekte, die physikalisch von Magnetfeldern angezogen werden.
Domains
Domänen sind der Hauptgrund dafür, dass Magnete nur mit Eisenwerkstoffen arbeiten. Domänen sind die kleinen einzelnen Magnetfelder, die einen Cluster von Eisenmolekülen umgeben. Jede Domäne hat ihre eigene polare Ausrichtung, und jede polare Linie der Domäne kann vom Rest der umgebenden Moleküle in unterschiedliche Richtungen weisen. Die durcheinandergebrachte Reihenfolge dieser Domänen ist der Grund dafür, dass Eisen an und für sich nicht magnetisch ist, sondern von anderen Magneten beeinflusst werden kann. Domänen sind in Eisenmetallen natürlich anzutreffen und können vorübergehend durch einen fließenden elektrischen Strom erzeugt werden.
Wie sie arbeiten
Magnetfelder entstehen, wenn sich die Vielzahl einzelner Domänen durch äußere Kräfte aneinander reihen. Domänen können sich ausrichten, wenn sie einem elektrischen Strom oder sogar einer physischen Bewegung gegen ein anderes magnetisiertes Objekt ausgesetzt werden. Eisenobjekte werden von Magnetfeldern angezogen, wenn die einzelnen Domänen mit den elektrischen Feldern übereinstimmen. Es ist möglich, die meisten Eisenobjekte einfach durch wiederholtes Reiben an einem Magneten zu magnetisieren. Sobald die Domänen des Eisenmoleküls ausgerichtet sind und in die gleiche Polarrichtung weisen, erzeugt ihre Einheit ein eigenes Magnetfeld, das auf anderes Eisenmaterial einwirken kann.
Natürliche Magnete
Natürliche Magnete führten zur ursprünglichen Entdeckung der Magnete. Magnetit ist eines der häufigsten Metalle, das als natürlicher Magnet gilt. Magnetit ist ein Metall, dessen atomare Struktur leicht magnetisiert wird, indem es einfach mit anderen metallischen Gegenständen in Kontakt kommt. Die Wikinger und die Chinesen verwendeten Magnetit in den ersten Zirkeln.
Elektromagnete
Elektromagnete werden durch Leiten eines elektrischen Stroms durch ein leitfähiges Metall erzeugt. Ein elektrischer Strom verursacht die schnelle Bewegung von Elektronen, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird. Elektromagnetische Felder können erzeugt werden, indem ein elektrischer Strom durch ein beliebiges Metall geleitet wird, einschließlich nichteisenleitender Metalle.