Magnetismus und Elektrizität sind zwei der mysteriöseren Phänomene der Alltagswelt. Elektrizität ist die Bewegung submikroskopischer geladener Teilchen durch ein Material. Dieser Ladungsfluss oder „Strom“, der sich durch die Leitungen eines Hauses bewegt, liefert die elektrische Energie, die von modernen Werkzeugen und Geräten benötigt wird. Magnetismus ist eine unsichtbare Kraft, die es Magneten ermöglicht, andere Magnete und bestimmte Metalle auf Distanz zu bewegen. Obwohl scheinbar sehr unterschiedliche Dinge, sind Magnetismus und Elektrizität in Wirklichkeit sehr eng miteinander verbunden.
Elektrizität erzeugt Magnetismus
1820 bemerkte der dänische Physiker Hans Christian Orsted bei Experimenten mit Elektrizität etwas Ungewöhnliches. Er stellte fest, dass sich die Nadel eines in der Nähe platzierten Kompasses bewegte, wenn ein elektrischer Strom in einem Draht floss. Das einzige, was das tun konnte, war ein Magnetfeld. Orsted hatte entdeckt, dass ein elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugt.
Magnetismus erzeugt Strom
Michael Faraday glaubte, als er von Orsteds Entdeckung hörte, dass, wenn elektrische Ströme Magnetfelder erzeugen könnten, Magnetfelder in der Lage sein sollten, elektrische Ströme zu erzeugen. Im Jahr 1831 entdeckte Faraday, während er eine Reihe von Experimenten durchführte, um seine Idee zu testen, dass ein Magnet, der sich in der Nähe eines Drahtes bewegte, einen elektrischen Strom in diesem Draht fließen lassen konnte.
Das Prinzip der elektromagnetischen Induktion
Es war nicht einmal notwendig, dass sich der Magnet bewegte, um Strom zu erzeugen. Der wichtige Faktor war, dass sich das Magnetfeld um den Draht herum ändern sollte. Diese Änderung kann durch einen sich bewegenden Magneten verursacht werden, oder durch Stillhalten des Magneten und Bewegen der Spule oder durch Erhöhen und Verringern der Leistung eines Elektromagneten. Dieses Prinzip, dass ein sich änderndes Magnetfeld einen elektrischen Strom in einem Leiter induziert, wurde als Gesetz der elektromagnetischen Induktion bekannt.
Natürlicher Strom macht natürliche Magnete
Orsteds Entdeckung zeigt, warum Magnete Magnetfelder haben, die andere Objekte bewegen können. Alle Materie besteht aus Atomen. Geladene Elektronen umkreisen einen dichten Atomkern. Alles, was ein Strom ist, ist eine bewegte elektrische Ladung. Das bedeutet, dass jedes Atom in der Natur von einem winzigen elektrischen Strom umgeben ist, was bedeutet, dass alle Atome ein winziges Magnetfeld haben, denn wie Orsted gezeigt hat, erzeugen elektrische Ströme Magnetfelder. In den meisten Materialien zeigen diese winzigen Atommagnete in alle Richtungen und heben sich gegenseitig auf. Aus diesem Grund sind die meisten Materialien nicht magnetisch. Aber in einigen Materialien reihen sich diese winzigen Magnete aneinander und erzeugen ein starkes Magnetfeld. Diese Materialien sind Magnete und bestehen fast immer aus Metall.
Die Verbindung
Wie Orsted und Faraday gezeigt haben, hängen Magnetismus und Elektrizität sehr eng zusammen. Jeder scheint in der Lage zu sein, den anderen zu erschaffen. Sogar natürliche Magnete sind magnetisch, weil all die winzigen elektrischen Ströme genau richtig durch sie fließen. Es wäre nicht falsch zu sagen, dass Magnetismus und Elektrizität zwei verschiedene Aspekte desselben Phänomens sind.
