Inhalt
- Geschichte des Magnetismus
- Atome und elektrische Ladung
- Magnetfelder von Atomen
- Stornierung von Feldern
- Magnetisierung
- Zwei Faktoren
Magnetismus ist der Name des von Magneten erzeugten Kraftfeldes. Durch sie ziehen Magnete bestimmte Metalle aus der Ferne an und rücken näher, ohne dass dies erkennbar ist. Es ist auch das Mittel, mit dem Magnete sich gegenseitig beeinflussen. Alle Magnete haben zwei Pole, die als Nord- und Südpole bezeichnet werden. Gleiche Magnetpole ziehen sich gegenseitig an, während sich Magnetpole gegenseitig wegdrücken. Es gibt viele verschiedene Arten von Magneten mit unterschiedlichsten Festigkeiten. Einige Magnete sind kaum stark genug, um Papier an einen Kühlschrank zu halten. Andere sind stark genug, um Autos zu heben.
Geschichte des Magnetismus
Um zu verstehen, was Magnete stark macht, muss man etwas aus der Geschichte der Magnetismuswissenschaft verstehen. Im frühen 19. Jahrhundert war die Existenz von Magnetismus ebenso bekannt wie die Existenz von Elektrizität. Diese wurden allgemein als zwei völlig getrennte Phänomene angesehen. Der Physiker Hans Christian Oersted bewies jedoch 1820, dass elektrische Ströme Magnetfelder erzeugen. Kurz darauf, 1855, bewies ein anderer Physiker, Michael Faraday, dass sich ändernde Magnetfelder elektrische Ströme erzeugen können. So konnte gezeigt werden, dass Elektrizität und Magnetismus zum selben Phänomen gehören.
Atome und elektrische Ladung
Alle Materie besteht aus Atomen und alle Atome bestehen aus winzigen elektrischen Ladungen. In der Mitte jedes Atoms befindet sich der Kern, ein kleiner dichter Materieklumpen mit einer positiven elektrischen Ladung. Jeder Kern ist von einer etwas größeren Wolke negativ geladener Elektronen umgeben, die durch die elektrische Anziehung des Atomkerns an Ort und Stelle gehalten wird.
Magnetfelder von Atomen
Elektronen sind ständig in Bewegung. Sie drehen sich und bewegen sich um die Atome, zu denen sie gehören, und einige Elektronen bewegen sich sogar von einem Atom zum anderen. Jedes sich bewegende Elektron ist ein winziger elektrischer Strom, weil ein elektrischer Strom nur eine sich bewegende elektrische Ladung ist. Daher erzeugt, wie Oersted zeigte, jedes Elektron in jedem Atom sein eigenes kleines Magnetfeld.
Stornierung von Feldern
In den meisten Materialien weisen diese winzigen Magnetfelder in viele verschiedene Richtungen und heben sich daher auf, so Kristen Coyne vom National High Magnetic Field Laboratory. Nordpole liegen so oft wie nicht neben Südpolen, und das Nettomagnetfeld des gesamten Objekts ist nahe Null.
Magnetisierung
Wenn einige Materialien einem externen Magnetfeld ausgesetzt sind, ändert sich dieses Bild. Das äußere Magnetfeld zwingt all diese kleinen Magnetfelder, sich auszurichten. Sein Nordpol drückt alle kleinen Nordpole in dieselbe Richtung: weg von ihm. Es zieht alle kleinen magnetischen Südpole auf sich zu. Dadurch addieren sich die winzigen Magnetfelder im Material. Das Ergebnis ist ein starkes Nettomagnetfeld im gesamten Objekt.
Zwei Faktoren
Je stärker das angelegte externe Magnetfeld ist, desto größer ist die resultierende Magnetisierung. Dies ist der erste Faktor, der bestimmt, wie stark ein Magnet wird. Der zweite ist die Art des Materials, aus dem der Magnet besteht. Unterschiedliche Materialien erzeugen Magnete unterschiedlicher Stärke. Diejenigen mit einer hohen magnetischen Permeabilität (was ein Maß dafür ist, wie empfindlich sie auf Magnetfelder sind) machen die stärksten Magnete. Aus diesem Grund werden aus reinem Eisen einige der stärksten Magnete hergestellt.