In diesem Kurstext erklären wir dir die Grundlagen zum Thema Magnetisches Feld und gehen in den Folgetexten auf die notwendigen Berechnungen sowie physikalischen Erscheinungen detailliert ein.
Für ein optimales Verständnis helfen dir in diesem Kursabschnitt drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema. Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET5-Magnetische Felder
“Der Magnetismus stellt eine physikalische Erscheinung dar, die zwischen Magneten und magnetisierbaren oder bereits magnetisierten Gegenständen wirkt.”
Der Magnetismus stellt eine physikalische Erscheinung dar, die zwischen Magneten und magnetisierbaren oder bereits magnetisierten Gegenständen wirkt und in Wechselwirkung mit Elektrischen Ladungen (Elektrischen Feldern) steht.
Magnetisches Feld – Grundlagen
Der Magnetismus ist ein Teilgebiet des Elektromagnetismus weshalb wir anstelle von Magnetismus nicht selten auch von elektromagnetischen Wechselwirkungen sprechen.
Magnete und deren erzeugte Magnetfelder können sehr unterschiedliche Formen und Stärken aufweisen. Eines haben aber alle Magneten gemein, sie besitzen sowohl einen Plus- als auch einen Minuspol.
Wir Menschen sind nicht in der Lage mit unseren Sinnesorganen Magnetische Felder zu erkennen. Anders verhält es sich mit Vögeln, diese orientieren sich bei ihren jährlichen Flügen gen Süden am Magnetfeld der Erde, als natürliches Navigationsgerät.
Elektromagneten (Eigenes Thema im Kurs)
Auf der einen Seite stehen die Elektromagneten, welche aufgrund von elektrischen Ladungen ein Magnetfeld bilden. Hier spricht man von der Induktivität.
Permanentmagneten (Eigenes Thema im Kurs)
Auf der anderen Seite existieren aber auch Dauermagneten, die aufgrund von magnetischen Momenten der Elementarteilchen (Spins) magnetische Eigenschaften besitzen. Das können dann
- Festkörper
sowie
- Flüssigkeiten (Ferrofluide)
sowie selbst
- Gase
sein.
Magnetisches Feld – Grundlagen zu Magneten
Der Magnetismus, Magneten sowie magnetische Phänomene sind uns in vielerlei Hinsicht bekannt. Dabei können die Dimensionen kaum unterschiedlicher sein.
Angefangen bei kleinen Magneten wie Stabmagneten, die zum Anheften von Notizen an Kühlschränken oder metallischen Planungstafeln verwendet werden, hin zu großen Elektromagneten auf Umladeplätzen als Hubmagneten von Metallschrott sowie Magnetkupplungen an Zugwagons und letztlich dem riesigen Magnetfeld der Erde, welches uns vor kosmischer Strahlung schützt und uns bei starken Sonnenstürmen mit Polarlichtern verzaubert.
Unterscheidung von Elektromagneten und Permanentmagneten
Elektromagneten und Permanentmagneten sind zwei Arten von Magneten mit unterschiedlichen Eigenschaften.
Ein Elektromagnet wird durch den Stromfluss in einer Spule erzeugt und kann magnetisch sein, solange der Strom fließt. Wenn der Strom abgeschaltet wird, verliert der Elektromagnet seine magnetischen Eigenschaften.
Im Gegensatz dazu behalten Permanentmagnete ihre Magnetkraft ohne externe Energiequelle bei. Sie bestehen aus Materialien wie Eisen, Nickel oder Cobalt und behalten ihre magnetischen Eigenschaften über lange Zeiträume bei.
Verwendung von Elektromagneten und Permanentmagneten
Während Elektromagneten in Geräten wie Elektromotoren und Lautsprechern verwendet werden, finden Permanentmagnete Anwendungen in Produkten wie Magneten, Schaltern und Generatoren.
Zudem werden Magnete und damit der Magnetismus in einer Vielzahl von elektrischen Haushaltsgeräten sowie in Industrie oder Medizin von uns täglich genutzt ohne, dass wir uns darüber nähere Gedanken machen.
- Mikrofone
sowie
Spitzen von Schraubenziehern und Bits für Bohrmaschinen
sowie
- Kopfhörer und Lautsprecher
sowie
- Festplatten in PCs
sowie
- MRT (Magnetresonanztomografie)
sowie
- Magnetschwebebahn (Antriebstechnologie)
oder
- Induktionskochfelder
und
- Magnetschlösser (Fitnesstudio)
Magnetisches Feld – Grundlagen zum Magnetismus
Mit Hilfe eines einfachen Experiments ist es uns möglich den Magnetismus in Verbindung mit dem Magnetischen Feld inklusive der Feldlinien sichtbar zu machen.
Du wirst dich bestimmt an den Versuch im Physikunterricht erinnern, bei welchem ein kleiner Stabmagnet mittig auf eine Scheibe gelegt wird und anschließend großzügig Metallpulver oder kleine Metallspäne auf der Scheibe verteilt werden.
Wie von unsichtbarer Hand verteilen sich die Metallteile in einer Festen Anordnung an den Enden und rundum den Magneten.
Die dabei sichtbaren magnetischen Feldlinien verlaufen immer vom Pluspol hin zum Minuspol. Dieser Verlauf kommt dir garantiert noch vom vorherigen Thema Elektrische Felder bekannt vor.
Nachdem wir dir nun einen kleinen Überblick zu dem Thema Magnetisches Feld gegeben haben, stellen wir dir im kommenden Kurstext zuerst die Phänomene vor, die den Magnetismus auszeichnen.
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