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Magnete ziehen viele Metallgegenstände an, z. B. Eisenspäne, können sich aber auch gegenseitig abstoßen. Was viele Menschen jedoch selten bemerken, ist, dass viele Alltagsgegenstände durch ein Magnetfeld schwach abgestoßen werden. Die Gründe, warum Magnete einige Gegenstände anziehen und andere abstoßen, sind auf Unterschiede in der molekularen und atomaren Struktur zurückzuführen.
Dreh
Elektronen sind subatomare Teilchen, die sich wie Miniaturmagnete verhalten. Sie haben eine Eigenschaft namens spin und können entweder aufwärts (+1/2) oder abwärts (-1/2) gedreht werden. Zwei Elektronen im gleichen Orbital haben immer entgegengesetzte Spins. Wenn sie also gepaart werden, heben sich ihre Magnetfelder auf. Bei Metallen ist die Situation komplizierter, da Elektronen delokalisiert sind oder von mehreren Atomen gemeinsam genutzt werden. Materialien dieser Art werden jedoch im Allgemeinen als diamagnetisch bezeichnet, was bedeutet, dass sie durch ein Magnetfeld schwach abgestoßen werden.
Gängige diamagnetische Materialien
Die meisten Materialien sind diamagnetisch. Wasser, Holz, Menschen, Kunststoff, Graphit und Gips sind Beispiele für diamagnetische Materialien. Während wir diese Materialien normalerweise als nicht magnetisch betrachten, stoßen sie tatsächlich ein Magnetfeld ab (und werden von diesem abgestoßen). Diese Abstoßung ist extrem schwach, so schwach, dass sie im Alltag vernachlässigbar ist. Bei einem starken Magnetfeld reicht diese Abstoßung jedoch aus, um einige kleine Gegenstände und Gegenstände zu schweben. Ein Wissenschaftler an der Universität Manchester konnte einen Frosch und eine Tomate - beides diamagnetische Objekte - mithilfe eines starken Magnetfelds schweben lassen. Seine Arbeit brachte ihm einen Ig-Nobelpreis ein, einen Preis, der der albernen Wissenschaft gewidmet ist.
Andere Magnete
Die meisten Gegenstände in Ihrer Umgebung stoßen Magnete schwach ab, aber wenn das Magnetfeld nicht sehr stark ist, werden Sie den Effekt nie bemerken. Um einen Magneten wirklich abzustoßen, braucht man einen anderen Magneten. Alle Magnete haben zwei Pole, Nord und Süd. Wie bei elektrischen Ladungen gilt die Regel, dass sich ähnliche Ladungen abstoßen, während sich entgegengesetzte Ladungen anziehen. Ein magnetischer Südpol wird von einem magnetischen Nordpol angezogen, aber Nord gegen Nord oder Süd gegen Süd stoßen sich gegenseitig ab. Sie können ein Gefühl dafür bekommen, wie dies funktioniert, wenn Sie versuchen, zwei Magnete zusammenzuhalten - in einer Richtung stoßen sie sich gegenseitig ab, während sie in der anderen Richtung anziehen.
Lenzs Gesetz
Eine andere Art der Abstoßung kann zwischen einem Magneten und einer Drahtspule auftreten. Die Menge des durch eine Drahtspule fließenden Magnetfelds wird als magnetischer Fluss bezeichnet. Bei jeder Änderung des Flusses wird ein Strom induziert, dessen Magnetfeld der Änderung des Flusses entgegenwirkt. Diese Regel nennt man Lenzsches Gesetz. Das Bewegen einer Drahtspule in ein Magnetfeld bewirkt eine Abstoßung zwischen der Drahtspule und dem Magneten. Da der Fluss durch die Spule zunimmt, wird in der Spule ein Strom induziert. Aus dem Lenzschen Gesetz wissen wir, dass der in der Spule induzierte Strom ein Magnetfeld erzeugt, das dem Anstieg des Flusses entgegenwirkt, wodurch eine Abstoßung zwischen der Drahtspule und dem Magneten erzeugt wird, von dem das Feld ausgeht.