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Magnetismus

Allgemein versteht man unter Magnetismus eine unsichtbare physische Kraft, die auf Materie wirkt. Im Bereich der Physik fasst der Begriff sämtliche Teilgebiete zusammen, die Magneten und Magnetfelder studieren. Forschungen zum Thema Magnetismus untersuchen dementsprechend die Eigenschaften von Magneten (zum Beispiel Anziehung oder Abstoßung) und die Phänomene, die damit in Verbindung stehen. Als Maßeinheit für den Magnetismus wird das Tesla verwendet.

Erste Einführung in den Magnetismus

Ein Magnet hat grundsätzlich zwei Pole: den Nordpol (üblicherweise in Rot dargestellt) und den Südpol (normalerweise in Blau). Außerhalb des Magneten laufen die Feldlinien immer vom Nordpol zum Südpol, und zwar allein drei Dimensionen. Ein Objekt muss sich innerhalb dieses Feldes befinden, damit es der Magnet beeinflussen kann. Einzelne Teilbereiche der Physik untersuchen verschiedene Arten von Magnetismus, darunter:

  • Magnetite (Erscheinungsform des Magnetismus in der Natur)
  • Dauer- oder Permanentmagnete (z. B. Stabmagnete)
  • Temporäre Magnete
  • Elektromagnete
Für die Erstellung von Dauermagneten kommen gewöhnlich Eisenoxid, Samarium, Kobalt und Neodym zum Einsatz. Elektromagnete bestehen hauptsächlich aus Kupferspulen. Heutzutage ist es möglich, extrem starke Elektromagnete künstlich herzustellen. Dabei lassen sich Überhitzungsprobleme, die durch Magnetismus entstehen können, mithilfe von Supraleitern vermeiden.

Formen des Magnetismus in der Physik

Um die magnetischen Eigenschaften von einzelnen Materien zu beschreiben, unterscheidet man zwischen drei Kategorien:

  • Diamagnetismus:
Der Stoff hat keine magnetische Wirkung und wird sogar leicht abgestoßen.
  • Paramagnetismus:
Der Stoff wird nur schwach angezogen.
  • Ferromagnetismus:
Der Stoff ist einer starken Anziehungskraft ausgesetzt.

Magnete wirken nur auf bestimmte Rohstoffe, genauer gesagt auf ferromagnetische Materialien wie:

  • Eisen
  • Stahl
  • Nickel
  • Kobalt
Wenn ein nicht magnetisierter Ferromagnet mit einem externen Feld in Berührung kommt und sich dieses danach ausschaltet, behält der Ferromagnet eine positive oder negative Magnetisierung. In solchen Fällen bewirkt der Magnetismus eine sogenannte Hysterese (Änderung der Wirkung nach Änderung der Ursache). Die negative bzw. positive Magnetisierung, die bei diesem Vorgang zurückbleibt, nennt man in der Physik auch remanenten Magnetismus.

Anwendungen von Magnetismus im Alltag

Heutzutage ist Magnetismus nicht nur in der Physik allgegenwärtig. Im täglichen Leben finden wir Magnete an allen möglichen Stellen, darunter:

  • Kraftfahrzeuge
  • Festplatten
  • Stromwandler
  • Baustellengeräte
Starke Magnetfelder ermöglichen die Erforschung von Materien auf atomarer Ebene. So verwenden Mediziner die Magnetresonanztomografie (kurz MRT), um innere Organe und Gewebestrukturen zu untersuchen. Des Weiteren lassen sich magnetische Kräfte in elektrische Kräfte umwandeln – und umgekehrt. Während die Position von Elektronen die magnetische Eigenschaft eines Materials beeinflusst, erzeugt die Bewegung von Elektronen wiederum Elektrizität. Daher spielt Magnetismus im Bereich der Elektrotechnik ebenfalls eine wichtige Rolle. Beispielsweise haben Ingenieure die magnetische Levitation genutzt, um Hochgeschwindigkeitszüge wie die Magnetschwebebahn Transrapid zu bauen. Als Forschungsgebiet der Physik liefert Magnetismus auch Erklärungen dazu, wie sich Planeten im Weltall bewegen. Im Prinzip stellt unsere Erde einen riesigen Magneten dar: Sie besitzt einen Nord- bzw. Südpol und ist von einem natürlichen Erdmagnetfeld umgeben. So lässt sich erklären, weshalb die Nadel bei einem Kompass stets nach Norden zeigt.