Außer natürlichen Magneten (Eisenerzstücke) gibt es künstliche Magnete aus Stahl oder bestimmten Legierungen in Form von z. B. Stabmagneten, Hufeisenmagneten oder Magnetnadeln. Magnete üben aufeinander anziehende und abstoßende Kräfte aus. Ähnlich wie bei der elektrischen Ladung gibt es zwei Pole. Die Pole eines Magneten sind die Gebiete der stärksten Anziehung bzw. Abstoßung an den beiden Enden des Magneten. Da die Erde selbst ein Magnet ist, richtet sich ein drehbar gelagerter Magnet (z. B. eine Magnetnadel auf einer Spitze ruhend) in geografische Nord- Südrichtung aus. Denjenigen Pol des Magneten, der nach Norden zeigt, nennt man Nordpol, den anderen Südpol.
Nähert man einander gleichnamige Pole (Nordpol, Nordpol oder Südpol, Südpol) zweier Magneten, so stellt man abstoßende Kräfte fest. Werden ungleichnamige Pole zweier Magneten einander genähert (Nord- und Südpol), so erhält man anziehende Kräfte. Die Kräfte der Anziehung bzw. Abstoßung werden umso größer, je kleiner der Abstand zwischen den Polen ist.
Nähert man einem Magneten ein Eisenstück, so wird dieses selbst zu einem Magneten.
Dies wird als magnetische Influenz bezeichnet. Erreicht der Magnetismus eines Magneten eine bestimmte Stärke, so kann er durch weiteres Magnetisieren nur noch wenig oder gar nicht mehr verstärkt werden. Der Magnet ist dann gesättigt.
Elementarmagnet (links, schematisch) und Weiss'scher Bezirk (rechts) eines ferromagnetischen Materials mit in gleiche Richtung ausgerichteten Elementarmagneten
Die Ursache der magnetischen Wirkung eines Stoffes liegt in dessen speziellem Aufbau. Liegen mehrere Atome so zueinander, dass sich die Elektronen auf gleichgerichteten Bahnen bewegen, so bilden sie einen Elementarmagneten. Der Kreisstrom der Elektronen erzeugt ein magnetisches Kraftfeld. In den »Weiss'schen Bezirken«15 (Domänen) sind tausende von Elementarmagneten durch gegenseitige magnetische Beeinflussung gleich ausgerichtet.
Weiss'sche Bezirke eines nicht magnetisierten, ferromagnetischen Materials. Die Pfeile deuten die gleiche Ausrichtung der Elementarmagnete in einem Weiss'schen Bezirk an
Wird Eisen magnetisiert, so richten sich auch die Weiss'schen Bezirke in gleiche Richtung aus und ergeben einen starken Magnetismus. Aus einer vollständigen Ausrichtung aller Weiss'schen Bezirke ist auch die Sättigung eines Magneten erklärlich.
Weiss'sche Bezirke nach der Magnetisierung des Materials
Aus dem stofflichen Aufbau als Ursache der magnetischen Wirkung ist auch folgende Aussage verständlich: Es gibt keine magnetischen Einzelpole, sondern nur vollständige Magnete mit Nord- und Südpol (magnetische Dipole). Die kleinsten Dipole eines Magneten nennt man Elementarmagnete. Das Magnetfeld ist quellenfrei, d. h. es gibt keine magnetischen Ladungen. Während ein elektrischer Dipol in zwei freie, ungleichnamige elektrische Ladungen zerlegt werden kann, ist es unmöglich, einen magnetischen Dipol in freie Pole aufzuspalten. Beim Magnetismus gibt es auch keinen Leitungsvorgang, der mit dem Transport von Ladung, wie beim elektrischen Strom, verglichen werden könnte. Die magnetische Wirkung beruht auf der kreisförmigen Bewegung der Elektronen, den »Elementarströmen«. Auch in der Umgebung eines stromdurchflossenen Leiters ist stets eine magnetische Kraftwirkung feststellbar.
Der Raum, in dem magnetische Kräfte wirksam sind, heißt magnetisches Feld oder Magnetfeld. Zur Veranschaulichung eines Magnetfeldes benutzt man den Begriff der magnetischen Feldlinie. Dies sind gedachte Linien, entlang derer magnetische Kräfte wirken (Kraftlinien). Richtung und Dichte der Magnetfeldlinien treffen eine Aussage über magnetische Kräfte. Je dichter die Feldlinien sind, desto größer ist die magnetische Kraft, welche in Richtung einer Feldlinie wirkt.
Willkürlich festgelegt wurde: Die Feldlinien verlaufen außerhalb eines Magneten vom Nordpol (Austritt) zum Südpol (Eintritt, Südpol wie Senke). Im inneren eines Magneten ist die Richtung der Feldlinien vom Süd- zum Nordpol.
Magnetische Feldlinien sind stets in sich geschlossene Linien. Das Magnetfeld ist ein Wirbelfeld (stets geschlossene Feldlinien wie ein Wirbel). Im Gegensatz dazu ist das elektrostatische Feld ein Quellenfeld, die elektrischen Feldlinien beginnen auf positiven Ladungen und enden auf negativen Ladungen.
Feldlinienbilder eines Stabmagneten (links) und eines Hufeisenmagneten (rechts)
Zusammenfassung: Grundlagen des Magnetismus
1. Ferromagnetische Stoffe zeigen deutliche magnetische Eigenschaften.
2. Es gibt zwei Arten magnetischer Pole, den Nordpol und den Südpol.
3. Gleichnamige magnetische Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an (Kraftwirkung des Magnetismus).
4. Je kleiner der Abstand der magnetischen Pole ist, umso größer sind die magnetischen Kräfte.
5. Einzelne magnetische Pole gibt es nicht.
6. Die Kreisströme der Elektronen bilden Elementarmagnete. In den Weiss'schen Bezirken sind die Elementarmagnete in gleiche Richtung ausgerichtet.
7. Beim Magnetisieren werden die Weiss'schen Bezirke in gleicher Richtung ausgerichtet.
8. Das Magnetisieren eines ferromagnetischen Stoffes durch einen anderen Magneten nennt man magnetische Influenz.
9. Ein Magnetfeld ist ein Raum, in dem magnetische Kräfte wirksam sind. Die Kräfte werden durch gerichtete Feldlinien veranschaulicht.
10. Außerhalb eines Magneten verlaufen die Feldlinien vom Nord- zum Südpol, innerhalb eines Magneten vom Süd- zum Nordpol.
11. Magnetische Feldlinien sind stets in sich geschlossen.
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