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Wissenswertes zum Magnetismus   

Was ist Magnetismus?

Die Physik beschreibt Magnetismus als Eigenschaft, mit der sich Gegenstände anziehen oder abstoßen. Magnete üben eine solche Kraftwirkung auf magnetisierbare Stoffe aus. Das Feld eines Magneten geht vom Nordpol aus und verläuft zum Südpol, dargestellt mit magnetischen Feldlinien. Gleiche Pole von Magneten stoßen sich ab, ungleiche Pole ziehen sich an. Wie viel Magnetismus in einen Magneten „hineinpasst“, beschreibt die magnetische Sättigung, bei Eisen sind das ungefähr zwei Tesla.

Ebensolche magnetischen Wirkungen gehen von stromdurchflossenen Leitern aus. Der magnetische Effekt geht auf die Bewegungen von Ladungen, wie das magnetische Moment von Atomen in ferromagnetischen Materialien, zurück. Die Elementarteilchen (zum Beispiel Elektronen) in einem Atom besitzen einen Eigendrehimpuls, den Spin. Deren Überlagerung führt zu unterschiedlichen Formen des Magnetismus.

Schon lange vor unserer Zeitrechnung haben Menschen beobachtet, dass sich Splitter aus bestimmten Materialien, Magneteisensteine, immer in die Nord-Süd-Richtung der Erde ausrichten. Frühe Formen des Kompasses, die den Weg zum Nord- und Südpol der Erde markierten, waren bereits vor hunderten Jahren in Gebrauch, als noch nicht klar war, worauf dessen Funktionsweise beruhte, da das Magnetfeld der Erde noch unbekannt war.

Magnetische Eigenschaften sind nur bei wenigen Metallen zu beobachten: Eisen, Nickel und Kobalt. In ihnen befinden sich winzige Elementarmagnete, die sich durch äußere Magneteinwirkung in die Nord-Süd-Richtung ausrichten lassen, so dass das beeinflusste Metall ebenfalls als Magnet wirkt.

Dass Magnetkraft ebenfalls von stromdurchflossenen Leitern ausgeht, entdeckte der dänische Physiker Hans Christian Oersted im Jahre 1820.
Das wurde von André-Marie Ampère und Michael Faraday mit vielen Experimenten wissenschaftlich vertieft. Im Jahre 1834 formulierte der deutsch-baltische Physiker Emil Lenz das Gesetz zur Bestimmung der Richtung von induzierten Strömen als „Lenz’sche Regel“.

Wissenschaftler wie Lord Kelvin, Wilhelm Eduard Weber und James Clerk Maxwell vervollständigten das Wissen um den Magnetismus. Wichtige physikalische Einheiten sind nach einigen beteiligten Wissenschaftlern benannt, wie Weber (Wb) für den magnetischen Fluss (Formelzeichen: Φ / Phi). Die magnetische Feldstärke H (Ampere pro Meter) trug bis 1970 die Bezeichnung Oersted. Der Physiker Nikola Tesla, geboren im heutigen Kroatien, ist Namensgeber für die Einheit „T“ der magnetischen Flussdichte mit dem Formelzeichen B.

Als Eselsbrücke für die Kräfte im magnetischen Feld wurde in der Physik die Rechte-Hand-Regel formuliert: Der Daumen der rechten Hand zeigt die Richtung des Stromflusses von Plus nach Minus an, der abgespreizte Zeigefinger die Richtung des Magnetfeldes, und der um 90 Grad abgespreizte Mittelfinger die Richtung der Kraft. Die Rechte-Faust-Regel, auch als Korkenzieherregel bekannt, beschreibt mit den Fingern der rechten Hand, die einen stromdurchflossenen Leiter umfassen, die Richtung des entstehenden Magnetfeldes.

Einsatzgebiete von Magneten

Neben der klassischen Magnettafel mit Permanentmagneten für Notizen oder dem magnetischen Messerhalter findet man Magnete in vielen Bereich in privaten Haushalten, in der Industrie und Forschung. Einige Beispiele:

Lautsprecher besitzen starke Permanentmagnete, in deren Magnetfeld die Lautsprecherspule ihr Arbeits-Magnetfeld mit den eintreffenden Audiosignalen erzeugt und die Membran auslenkt. Reedkontakte reagieren auf die Annäherung von Permanentmagneten mit einem Schaltvorgang, beispielsweise bei Füllstands- oder Positionsbestimmungen. Schraubendreher werden häufig mit magnetisierten Spitzen angeboten, um kleine Eisenschrauben bequem handhaben zu können. Magnet-Schwebebahnen nutzen den Effekt sich abstoßender Magnete, um eine Fahrgastkabine reibungsfrei auf einer Magnetschiene zu bewegen.

Noch vielfältiger sind die Einsatzmöglichkeiten für Elektromagnete. Das beginnt bei der Haustürklingel, dem Relais oder dem elektrischen Türöffner, wo Magnetfelder Hub- oder Schubbewegungen ausüben. In jedem modernen Kraftfahrzeug sorgen magnetische Ventile für ein genaues Einspritzen von Kraftstoff. Das Induktionskochfeld ist eine clevere Anwendung des Magnetismus, da die „Kochspule“ im Herd eine Teilchenbewegung im magnetisierbaren Kochtopfboden induziert, die zu dessen schneller Erwärmung führt. Auch ein Stromzähler nutzt die Kraft der Induktion zur Bewegung des Zählmechanismus.

In der Gebäude- und Sicherheitstechnik werden Türen, Tore und Fenster mit Elektromagneten ver- und entriegelt. Auch definierte und schnell aufeinanderfolgende, vibrierende Bewegungen lassen sich mit Elektromagneten einfach umsetzen. Schläuche abklemmen, Gegenstände heben, absetzen oder auswerfen, Zahnradsteuerungen blockieren oder freigeben – überall sind die magnetischen Helfer im Einsatz. Die technische Entwicklung hat eine Vielzahl von Bauformen hervorgebracht.

Die Felder von Elektromagneten werden auch genutzt, um bewegte Ladungen zu beeinflussen, zum Beispiel in Elektronenbeschleunigern oder in der früher gebräuchlichen Fernsehbildröhre, wo die Stärke des magnetischen Moments die Elektronen in die gewünschte Richtung lenkt.

Arten von Magneten

In unserem Onlineshop finden Sie eine große Auswahl an Magneten unterschiedlicher Art für zahlreiche Verwendungszwecke:

Elektromagnete

Elektromagnete unterscheiden sich danach, ob sie im stromlosen Zustand Magnetkraft entfalten oder nicht. Dabei stehen Haltekräfte von bis zu fast 2.000 Newton zur Verfügung, was ungefähr 200 Kilogramm entspricht. Sie sind oft mit metrischen Gewinden zur Befestigung ausgestattet.

Permanentmagnete

In dieser Produktkategorie finden Sie Magnete unterschiedlicher geometrischer Formen. Zum Teil sind Permanentmagnete in Form von Schrauben gestaltet, was ihren Einsatz als Betätigungsmagnet für Reedkontakte vereinfacht. Zur Anpassung an die Anwendung ist die Remanenz (in Tesla) angegeben.

Hubmagnete

In diesem Bereich bieten wir Ihnen Elektromagnete mit elektrischer Betätigung. Hubmagnete unterscheiden sich dahingehend, auf welche Art und Weise die Magnetkraft ausgeübt wird:
 

  • bidirektional: verharrt in einer von zwei stromlosen Endstellungen.
  • drückend: zum Verriegeln, Ausstoßen oder Aufdrücken. Die Wege und Kräfte für den Vorgang sind über elektronische Steuerungen variabel.
  • hebend: zum Öffnen.
  • selbsthaltend: diese Magnete verharren nach der Bewegung durch einen Stromimpuls in einer Endstellung an dort platzierten Permanentmagneten, zum Beispiel zum Verriegeln oder Freigeben von Öffnungen.
  • ziehend: zum zeitweiligen Freigeben von Verriegelungen, solange Strom am Magneten anliegt.

Magnete-Zubehör

Neben Magnet-Indikationsfolien gehören zum wichtigen Magnete-Zubehör unter anderem Elektromagnet-Steuerplatinen mit eigenem Mikroprozessor. Sie können zur programmierbaren Steuerung diverser Elektromagnete eingesetzt werden.

Unser Praxistipp

Schützen Sie Datenträger vor magnetischen Feldern. Daten auf Festplatten, USB-Sticks und Karten für den Zahlungsverkehr können durch Magnetfelder gelöscht werden, was die Datenträger unbrauchbar macht. Auch moderne Pässe und Personalausweise sind mit Speicherchips ausgestattet, die sensibel auf magnetische Einflüsse reagieren. Denken Sie daran, dass von Smartphones ebenfalls ein elektromagnetisches Feld ausgeht.

   

Hinweise zum Umgang mit Magneten   

Starke Magnetfelder stellen im Grunde keine Gefahr für den Menschen dar. Durch das Zusammenwirken magnetischer Felder mit anderen Materialien können allerdings Gefahren entstehen. So zum Beispiel, wenn magnetische oder magnetisierbare Teile mit großer Kraft in das Magnetfeld hineingezogen oder von ihm abgestoßen werden. Nicht zu vernachlässigen sind Einwirkungen auf medizinische High-Tech-Geräte wie Herzschrittmacher. Magnetisch nicht geschützte mechanische Uhren können in ihrer Funktion gestört werden.

Vermeiden Sie ein Überhitzen und starke Erschütterungen von Permanentmagneten. Beides kann zu einer Entmagnetisierung führen. Angaben zu geeigneten Arbeitstemperaturbereichen für Magnete finden Sie in der Regel im Datenblatt der Hersteller.

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