Magnetismus ist die Bezeichnung für das von Magneten erzeugte Kraftfeld. Dadurch ziehen Magnete bestimmte Metalle aus der Ferne an, sodass sie sich ohne ersichtlichen Grund nähern. Es ist auch das Mittel, mit dem sich Magnete gegenseitig beeinflussen. Alle Magnete haben zwei Pole, die sogenannten „Nord-“ und „Süd-Pole“. Gleiche Magnetpole ziehen sich an, während sich ungleiche Magnetpole gegenseitig wegstoßen. Es gibt viele verschiedene Arten von Magneten mit unterschiedlichsten Stärken. Manche Magnete sind kaum stark genug, um Papier an einem Kühlschrank zu halten. Andere sind stark genug, um Autos anzuheben.
Geschichte des Magnetismus
Um zu verstehen, was Magnete stark macht, müssen Sie etwas über die Geschichte der Wissenschaft des Magnetismus wissen. Im frühen 19. Jahrhundert war die Existenz des Magnetismus ebenso bekannt wie die Existenz von Elektrizität. Diese wurden im Allgemeinen als zwei völlig getrennte Phänomene betrachtet. 1820 bewies der Physiker Hans Christian Oersted jedoch, dass elektrische Ströme Magnetfelder erzeugen. Kurz darauf, im Jahr 1855, bewies ein anderer Physiker, Michael Faraday, dass sich ändernde Magnetfelder elektrische Ströme erzeugen können. Damit wurde gezeigt, dass Elektrizität und Magnetismus Teil desselben Phänomens sind.
Atome und elektrische Ladung
Alle Materie besteht aus Atomen, und alle Atome bestehen aus winzigen elektrischen Ladungen. Im Zentrum jedes Atoms sitzt der Atomkern, ein kleiner, dichter Materieklumpen mit positiver elektrischer Ladung. Um jeden Kern herum befindet sich eine etwas größere Wolke aus negativ geladenen Elektronen, die durch die elektrische Anziehung des Atomkerns an Ort und Stelle gehalten werden.
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, denn ein elektrischer Strom ist nur eine sich bewegende elektrische Ladung. Daher erzeugt, wie Oersted gezeigt hat, jedes Elektron in jedem Atom sein eigenes winziges Magnetfeld.
Stornierung von Feldern
In den meisten Materialien zeigen diese winzigen Magnetfelder in viele verschiedene Richtungen und heben sich daher gegenseitig 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 werden, ändert sich dieses Bild. Das externe Magnetfeld zwingt all diese kleinen Magnetfelder, sich auszurichten. Sein Nordpol schiebt alle kleinen Nordpole in dieselbe Richtung: von ihm weg. Es zieht alle kleinen magnetischen Südpole an sich. Dadurch addieren die winzigen Magnetfelder im Inneren des Materials ihre Wirkung. 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 der Faktoren, der bestimmt, wie stark ein Magnet wird. Die zweite ist die Art des Materials, aus dem der Magnet besteht. Unterschiedliche Materialien erzeugen Magnete unterschiedlicher Stärke. Diejenigen mit einer hohen magnetischen Permeabilität (die ein Maß dafür ist, wie sie auf Magnetfelder reagieren) machen die stärksten Magnete. Aus diesem Grund wird reines Eisen verwendet, um einige der stärksten Magnete herzustellen.
