Wie lassen sich Eisenstücke in Magneten umwandeln?
Um einen Gegenstand zu Magnetisieren, benötigt man zunächst ein
möglichst starkes Magnetfeld. Dies lässt sich entweder mit Hilfe von
zwei starken Magneten herstellen, zwischen die der Gegenstand gelegt
wird oder mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule, in die der
Gegenstand gelegt wird.
Versuch 1)
Versuche einen Nagel durch die folgenden Verfahren zu magnetisieren. Nehme
jeweils einen "frischen" Nagel! Prüfe seine Magnetisierung vor und nach dem
Verfahren durch einen Kompass. Schätze die Stärke der Magnetisierung ab.
- Lege den Nagel möglichst erschütterungsfrei eine Weile in das Magnetfeld.
- Erhitze den Nagel möglichst stark, bevor Du ihn in das Magnetfeld legst und
warte, bis er abgekühlt ist.
- Erschüttere den Nagel, indem Du mit einem Hammer auf ihn schlägst, während er
im Magnetfeld ist.
-Streiche mit einem starken Stabmagneten mehrfach in eine Richtung über den
Nagel.
Versuch 2) Lässt sich ein Magnet auch wieder
Entmagnetisieren?
Versuche einen Nagel durch die folgenden Verfahren zu entmagnetisieren. Nehme
jeweils einen "frischen" möglichst stark magnetisierten Nagel! Prüfe seine
Magnetisierung vor und nach dem Verfahren durch einen Kompass. Schätze die
Stärke der Entmagnetisierung ab.
- Lege den Nagel möglichst erschütterungsfrei eine Weile in ein umgekehrt
gepoltes Magnetfeld.
- Erhitze den Nagel möglichst stark und warte, bis er abgekühlt ist.
- Erschüttere den Nagel, indem Du mit einem Hammer auf ihn schlägst.
-Streiche mit einem starken Stabmagneten mehrfach in die der Magnetisierung
entgegengesetzte Richtung über den Nagel.
Versuch 3)
Hänge einen Nagel an einem Draht auf und bringe ihn mit einem
Magneten in Berührung, so dass er haften bleibt. Der Draht muss dabei
schräg hängen.
Erhitze nun den Nagel mit einer Gasflamme.
Magnetisierbarkeit von Materialien
Verschiedene Materialien reagieren unterschiedlich auf ein äußeres Magnetfeld. Diese Reaktion wird durch die Ausrichtung ihrer Elementarmagnete bestimmt, also der winzigen magnetischen Momente innerhalb des Materials. Man unterscheidet dabei vier grundlegende Magnetisierungsverhalten: ferromagnetisch, dauerhaft ferromagnetisch, paramagnetisch und diamagnetisch.
Ferromagnetische Materialien wie Eisen, Nickel oder Kobalt besitzen Elementarmagnete, die sich bei ansteigendem Magnetfeld zunehmend parallel zum Feld ausrichten. Sobald das Magnetfeld entfernt wird, kehren sie jedoch wieder in ihre ursprüngliche, ungeordnete Lage zurück. Im Gegensatz dazu behalten dauerhaft ferromagnetische Stoffe – beispielsweise gehärteter Stahl oder Neodym – ihre einmal erreichte Ausrichtung auch nach Abschalten des Feldes weitgehend bei. Dieses Verhalten macht sie zu den klassischen Dauermagneten.
Paramagnetische Materialien wie Aluminium oder Platin zeigen eine schwache Ausrichtung ihrer Elementarmagnete in Feldrichtung. Diese Ausrichtung ist allerdings nur während der Einwirkung des Feldes vorhanden und verschwindet unmittelbar danach. Noch anders verhalten sich diamagnetische Stoffe wie Wasser, Bismut oder Kupfer: Ihre Elementarmagnete richten sich dem äußeren Magnetfeld leicht entgegen. Auch dieser Effekt ist nur im Beisein des Feldes vorhanden und sehr schwach ausgeprägt.
Diese unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften spielen in Technik, Medizin und Materialwissenschaft eine zentrale Rolle – von der Herstellung starker Dauermagnete bis hin zur magnetischen Abschirmung empfindlicher Geräte.
Weißsche Bezirke
Magnetisierung durch Weißsche Bezirke
In ferromagnetischen Materialien sind die Elementarmagnete in kleinen Bereichen, den sogenannten Weißschen Bezirken, parallel ausgerichtet. Diese Bezirke haben unterschiedliche Orientierungen, wodurch das Material im unbeeinflussten Zustand keine makroskopische Magnetisierung zeigt.
Wird das Material nun magnetisiert, so springen die einzelnen Bezirke schlagartig in Richtung des Magnetfeldes um.
Da die Bildung der Bezirke mit der Kristallstruktur zusammenhängt, springen die Bezirke bei nicht dauerhaft magnetisierten Stoffen wieder in die ursprüngliche Magnetisierungsrichtung zurück, wenn sich das äußere Magnetfeld wieder abschwächt.
