Einführung
Vor nicht allzu langer Zeit gab es keine Smartphones, Navigationsgeräte oder sonstige elektronischen Geräte, die den Menschen halfen, sich auf unbekanntem Terrain zurechtzufinden. Hatte man keine Karte zur Verfügung, so musste man sich an den Sternen, der Sonne und dem Kompass orientieren. Der Kompass nutzt aus, dass die Erde selbst ein großes Magnetfeld besitzt (was uns auch übrigens vor dem gefährlichen Sonnenwind schützt). Die Kompassnadel richtet sich dabei immer in Richtung des magnetischem Süden (geographischer Nordpol) aus.
Doch nicht nur beim Prinzip des Kompasses nutzt man das Prinzip des Magentismus aus. Auch bei Eletromotoren, Generatoren, Transformatoren bei Hochspannungsleitungen und vielem anderen wird dieses Phänomen zunutze gemacht.
Was sind Magnete?
Magnete sind Körper, die andere Körper aus Eisen, Nickel, Kobalt oder deren Legierungen, sogenannte
ferromagnetische Stoffe, anziehen. Hat ein Körper auf Dauer diese Eigenschaft, so bezeichnet man ihn als
Dauermagnet oder
Permanentmagnet. Wird ein Körper von Magneten angezogen, so ist er
magnetisierbar. Ein Magnet hat zwei Pole, den
Nord- und
Südpol. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, unterschiedlich namige Pole ziehen sich an. Zwischen zwei Polen wird ein
Magnetfeld aufgebaut, was mit Hilfe von magnetischen Feldlinien dargestellt wird. Dieses Feld geht durch andere Stoffe hindurch, welches nur mit ferromagnetischen Stoffen abgeschirmt werden kann.
Abb. 1: Stabmagnet und dessen Magnetfeld
Beachte beim Zeichnen, dass der Nordpol in Rot und der Südpol in Grün dargestellt wird.
Die Richtung der Feldlinien ist immer von Nord nach Süd. Die Dichte der Feldlinien, zeigt dir wie stark das Magnetfeld ist. An Stellen, an denen die Feldlinien dichter liegen, ist das Magnetfeld stärken als an Stellen, an denen die Feldlinien nicht so dicht liegen.
Diese Feldlinien kann man auch sichtbar machen, indem man Eisenspähne rund um einen Magneten legt. Die Eisenspähne wird dabei magentisiert und richtet sich entlang der
Feldlinien aus.
Ein Magnet besteht selbst aus kleinen Magneten, den
Elementarmagneten, die im magnetisiebaren Zustand alle in eine Richtung zeigen. Durch starkes Erhitzen oder Schütteln kann ein Körper seine magnetischen Eigenschaften verlieren, weil die Elementarmagnete dadurch wieder durcheinander gebracht werden.
Abb. 2: Stabmagnet und dessen Magnetfeld
Zerteilt man einen Magneten, so geht die Eigenschaft des Magneten nicht verloren, sondern es entstehen neue Magnete mit neuen Polen.
Elektromagnetismus
Fließt durch einen Körper Elektrizität, so baut sich um ihn herum ein Magnetfeld auf. Besonders stark tritt das magnetische Feld auf, wenn man einen eletrischen Leiter als Spule aufwickelt. Solch eine stromdurchflossene Spule mit Eisenkern bezeichnet man als
Elektromagnet. Das Magnetfeld existiert solange elektrischer Strom durch die Spule fließt.
[Abb. 3]: Magnetfeld einer stromdurchflossener Spule
Man kann auch umgekehrt mit Hilfe eines Magneten Elekrizität erzeugen. Bewegst du einen Magneten in einer Spule, so wird eine elektrische Spannung
induziert, die von der Änderung des Magnetfelds abhängt.
Beispielsweise wird das Fahrraddynamo ausgenutzt, bei dem sich ein kleiner Dauermagnet durch die Radbewegung um die eigene Achse dreht und somit in der Spule Spannung induziert.
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