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Lexikon

Magnet

Magnete sind ein fester Bestandteil unseres Alltags. Sie begegnen uns in diversen Formen, Farben oder Größen und werden für ganz unterschiedliche Zwecke genutzt: Neodym-Magnete, Elektromagnete, als Stab- und Ringmagnete oder in der altbekannten Hufeisenmagnet-Form – doch was wissen wir eigentlich über Sie?

Das Wort ‚Magnet‘ entstammt dem Griechischen und bedeutet so viel wie ‚Stein aus Magnesia‘. Dies ist ein Landstrich auf der hellenischen Halbinsel, wo die alten Griechen angeblich vor über 2000 Jahren das erste Mal auf einen eisenanziehenden Stein (Magnetit) getroffen sind. Die Geschichte der Magnete ist bis heute im Fokus der Interessen unzähliger Naturwissenschaften.

Ganz allgemein entspricht der Magnet einem Körper, der einen anderen Körper magnetisch anzieht oder abstößt. Dieses Phänomen wird ferner auch als Magnetismus bezeichnet und ist ein grundlegendes Naturphänomen.

Warum ist ein Magnet magnetisch?

Ein Magnet verursacht ein Magnetfeld und wird gleichsam auch von diesem durchströmt. Sogenannte Feldlinien veranschaulichen die magnetischen Kräfte. Jene Bereiche, die vom Großteil des Magnetfeldes durchflossen werden, nennt man Pole. Die gegenüberliegenden Pole sind Nord- und Südpol. Ohne Magnetfelder würden keine magnetischen Kräfte existieren, da sonst die Kraftwirkung zwischen Magnet und magnetisierbarem Gegenstand fehlen würde.

Auch die Welt besitzt ein Erdmagnetfeld (z.B. durch einen Kompass erkennbar). Die Ursachen für dieses Erdmagnetfeld liegen wahrscheinlich tief im Inneren der Erde versteckt, wo sich elektrisch leitende Materie in heißen Strömungen umwälzt und bewegt. Elektrische Ladungen sind hier das Stichwort.

Das Induktionsgesetz ist dafür verantwortlich, dass bei der Bewegung von elektrischen Ladungen Magnetfelder entstehen (Elektromagnet). Zum anderen besitzen gewisse Elementarteilchen eigene magnetische Momente als Folge ihres Spins, also dem Eigendrehimpuls ihrer fundamentalen Teilchen (Dauermagnet).

Welche Magnet-Arten gibt es?

Man unterscheidet zwischen Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus.

  • Diamagnetismus: Diamagnetische Materialien weisen ohne äußeres Magnetfeld keine magnetischen Eigenschaften auf. Sie entwickeln ein induziertes Magnetfeld, das dem äußeren Magnetfeld entgegengesetzt ist.

    Beispiele: Bismut, Kohlenstoff
  • Paramagnetismus: Auch paramagnetische Stoffe benötigen ein äußeres Magnetfeld. Die Magnetisierung nimmt dann in deren Inneren stärker zu als außen, was zur Folge hat, dass Paramagneten in ein Magnetfeld hineingezogen werden.

    Beispiele: Stickstoffdioxid, Sauerstoff, Alkalimetalle (Lithium, Natrium, etc.), Erdkalkalimetalle (Magneisum, Calcium, etc.), Seltene Erden
  • Ferromagnetismus: Die bekannteste Art des Magnetismus. Die magnetischen Momente der Ferromagneten tendieren dazu, sich parallel auszurichten. So erzeugen Ferromagneten entweder selbst ein dauerhaftes Magnetfeld oder werden stark von einem äußeren Magnetfeld angezogen. Als klassische Festkörper sind Dauermagnete, Elektromotoren oder Transformatoren die häufigsten Anwendungen.

    Beispiele: Eisen, Cobalt, Nickel
  • Antiferromagnetismus: Die benachbarten Elementarmagnete in antiferromagnetischen Materialien besitzen den gleichen Betrag, sind aber entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Ohne äußeres Magnetfeld ist keine Magnetisierung messbar. Oberhalb einer gewissen Temperaturgrenze (Néel-Temperatur) verhalten sich antiferromagnetische Stoffe wie Paramagneten.

    Beispiele: Mangan, Chrom, Eisenverbindungen (Wüstit, Hämatit, etc.), Nickelverbindungen (Nickel-II-oxid, Nickeldisulfid, etc.)
  • Ferrimagnetismus: Ferrimagnetische Stoffe besitzen eine Kristallstruktur, in der die magnetischen Momente in den sogenannten Weißschen Bezirken abwechselnd antiparallel ausgerichtet sind. Im Gegensatz zum Ferromagnetismus unterscheidet sich hier die magnetische Ordnung der Elementarmagnete, was zur Folge hat, dass Ferrimagneten etwas schwächer sind als Ferromagnete.

    Beispiele: Cobalteisenstein, Mischungen aus zweiwertigem Eisen mit zweiwertigem Metallion (Kupfer, Nickel, etc.)

Magnete und deren Wert für die Menschheit

Seit der Entdeckung und Erforschung der Magnete ist deren Nutzungsspektrum für den Menschen enorm. Als Bauelemente in der Technik und Industrie, bis zum einfachen Permanentmagneten für den Kühlschrank. Es gibt viele unterschiedliche Magnet-Produkte zu kaufen, die sich in puncto Stärke oder Haftkraft unterscheiden.

Magnetpinnwände, selbstklebendes Magnetband, Mini-Magnete, Magnetmatten oder Kugelmagnete – ganz egal in welcher Form magnetische Materialien genutzt werden, sie alle werden vereint durch die magnetischen Anziehungskräfte.

Dabei wurden im Laufe der Zeit durch experimentelle Forschung ausgeklügelte Legierungen und starke Magnetsysteme entwickelt. Zu den bekanntesten gehören:

  • Ferrit-Magnete
  • Neodym-Magnete (NdFeB, Neodym, Eisen, Bor)
  • AlNiCo-Magnete (Aluminium, Nickel, Cobalt)
  • SmCo-Magnete (Samarium-Cobalt)