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Dauermagnet

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Dauermagnet

Kennst Du die typischen Kühlschrankmagneten, die Du vielleicht auch zu Hause hast? Sie fühlen sich an und sind auch meistens so schwer wie ein vergleichbares Stück Eisen.

Dauermagnet Kühlschrankmagnet Beispiel StudySmarterAbbildung 1: KühlschrankmagneteQuelle: pexels.com1

Warum "kleben" sie aber am Kühlschrank, und andere eiserne Gegenstände wie Schrauben nicht? Die Antwort darauf liegt im Magnetismus – beim hier genannten Kühlschrankmagneten im Dauermagnetismus. Bevor wir aber der Frage auf den Grund gehen, warum das funktioniert, schauen wir uns an, was ein Dauermagnet überhaupt ist.

Dauermagnet Erklärung

Was ein Magnet ist, ist Dir vielleicht bekannt. Warum werden Magnete aber speziell Dauermagnete genannt? Eine andere gleichgültige Bezeichnung ist Permanentmagnet. Beide Bezeichnungen beziehen sich dabei auf die wichtigste Eigenschaft dieser Art von Magneten.

Ein Dauermagnet, oft auch Permanentmagnet genannt, ist ein Magnet, der seine magnetische Wirkung dauerhaft (permanent) ohne Energiezufuhr aufrechterhalten kann.

Das heißt für den Alltag: einmal ein Dauermagnet, immer ein Dauermagnet. Nur durch extreme Bedingungen, die bei der Herstellung und Entmagnetisierung von Magneten herrschen, können die magnetischen Eigenschaften eines Dauermagneten verändert werden. Mehr dazu findest Du etwas weiter unten bei der Herstellung.

Hängst Du etwa Deinen Magneten an den Kühlschrank, wird er niemals von selbst herunterfallen.

Über eine andere Art von Magneten, dem Elektromagnet, erfährst Du mehr in der dazugehörigen Erklärung oder in der Gegenüberstellung etwas weiter unten in dieser Erklärung.

Dauermagneten besitzen neben dieser Grundeigenschaft die gleichen Eigenschaften, wie jeder andere Magnet auch.

Jeder Magnet besitzt stets Nord- (N) und Südpol (S). Es kann keinen einpoligen Magneten geben. Gleichnamige Magnetpole (N & N bzw. S & S) stoßen sich ab, wobei sich ungleichnamige Magnetpole (N & S) anziehen. Jeder Magnet bildet ein Magnetfeld aus, das quadratisch mit der Entfernung zum Magneten schwächer wird.

Mehr physikalische Informationen zu Magneten und dem Magnetfeld findest Du in der Erklärung über das Magnetfeld.

Die Eigenschaften der Anziehung und Abstoßung sind der Grund, warum der Magnet an der Kühlschranktür hängen bleibt, oder sich zwei Magneten je nach Ausrichtung anziehen oder abstoßen.

Eine weitere wichtige Eigenschaft, das Magnetfeld, hingegen kannst Du nicht direkt sehen. Dessen Auswirkungen sind aber genau diese magnetischen Wirkungen.

Magnetfeld Dauermagnet

Es gibt keinen Magneten ohne Magnetfeld, sowie es auch kein Magnetfeld ohne eine magnetische Quelle gibt. Das gilt auch für Dauermagneten.

Um ein Magnetfeld zu visualisieren, benutzt Du Magnetfeldlinien, über die Du mehr in der Erklärung Magnetfeld erfahren kannst. Die folgende Abbildung 2 zeigt Dir zwei typische Permanentmagnete, den Hufeisen- und den Stabmagnet, und deren Magnetfelder.

Die Magnetfeldlinien verlaufen außerhalb des Magneten stets vom Nord- zum Südpol und kreuzen sich niemals. An den Polen ist das Magnetfeld stärker, als weiter entfernt. Das kannst Du anhand der Magnetfeldlinien ablesen, denn je dichter die Feldlinien, desto stärker das Feld.

Wie groß die magnetische Wirkung eines Magnetfeldes ist, wird mit der magnetischen Flussdichte angegeben. Wovon diese abhängt und wie Du sie berechnen kannst, erfährst Du in der Erklärung über die Magnetische Flussdichte.

Wieso können manche eiserne Objekte – wie ein Kühlschrankmagnet – am Kühlschrank haften und andere nicht? Die Antwort darauf liegt im Dauermagnetismus.

Dauermagnetismus

Zuerst Dauermagnet und jetzt Dauermagnetismus? Was ist der Unterschied?

Unter Dauermagnetismus verstehst Du die physikalischen Prozesse und Wirkungen, die für die Herstellung und Funktionsweise von Dauermagneten verantwortlich sind.

Anders ausgedrückt ist Dauermagnetismus der Grund dafür, dass es Dauermagneten gibt. Als Dauermagnet wird meist der Gegenstand an sich bezeichnet.

Bei der Benutzung eines Dauermagneten hast Du vielleicht schon einmal selbst festgestellt, dass dieser, im Vergleich zu Plastik, recht schwer für seine Größe ist. Das hängt mit den verwendeten Materialien zusammen.

Dauermagnet Material

Dein Magnet bleibt zwar am Kühlschrank oder Heizkörper hängen, jedoch nicht am Holztisch oder einer Steinwand. Anscheinend ist also nicht nur das Material des Dauermagneten an sich wichtig, sondern auch das Material, mit dem er interagiert.

Das Magnetfeld Deines Dauermagneten hat nur auf bestimmte Materialien eine merkbare Auswirkung. Wenn Dein Magnet aus Eisen an der Kühlschranktür aus Eisen hängenbleibt, warum bleiben dann andere Eisengegenstände nicht am Kühlschrank hängen? Das liegt daran, dass das eine Material magnetisierbar und das andere selbst schon magnetisch ist.

Ein magnetisierbares Material hat selbst keine äußere magnetische Wirkung. Es kann durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert werden und dadurch magnetische Eigenschaften nach außen erlangen.

Ein magnetisches Material besitzt selbst feste magnetische Eigenschaften und somit eine magnetische Wirkung nach außen.

Die bekanntesten Beispiele für magnetisierbare Materialien sind paramagnetische und ferromagnetische Stoffe wie Eisen, Kobalt und Nickel. Als Grundeigenschaft besitzen beide Arten von magnetisierbaren Stoffen das Vorhandensein sogenannter Elementarmagnete.

Paramagnetische Stoffe sind magnetisierbare Stoffe, die Elementarmagnete besitzen. Sie sind nur dann selbst magnetisch, während sie magnetisiert werden.

Elementarmagnete sind die kleinsten magnetischen Bauteile eines Materials. Du kannst sie Dir wie winzige einzelne Magneten vorstellen, die sich im magnetisierbaren Material befinden.

Der Unterschied zwischen para- und ferromagnetischen Stoffen ist, dass ferromagnetische Stoffe sogenannte Weiß'sche Bezirke aufweisen.

Ferromagnetische Stoffe sind paramagnetische Stoffe, die Weiß'sche Bezirke besitzen und nach einer Magnetisierung oftmals selbst zum Magneten werden.

Unter Weiß'schen Bezirken kannst Du Dir kleine Bereiche innerhalb eines Materials vorstellen, in denen sich die Elementarmagnete parallel zueinander ohne ein äußeres Magnetfeld ausgerichtet haben.

Aufgrund dieser Eigenschaft reagieren ferromagnetische Stoffe stärker auf Magnetfelder als paramagnetische Stoffe. Außerdem behalten sie nach dem Aussetzen eines äußeren Magnetfeldes selbst eigene magnetische Eigenschaften.

Darstellen kannst Du die Elementarmagnete, etwa im ferromagnetischen Material, als kleine Pfeile innerhalb der Weiß'schen Bezirke. Pfeilspitze und Pfeilende sind dabei die magnetischen Pole jedes einzelnen Elementarmagneten.

Die Elementarmagnete sind aber allein nicht stark genug, um weitere anliegende Weiß'sche Bezirke und deren Elementarmagneten direkt zu beeinflussen. Betrachtest Du den gesamten Stoff, heben sich die magnetischen Wirkungen aller Bezirke gegenseitig auf. Das Material als gesamtes stellt somit noch keinen Magneten dar. Dafür muss ein weiterer Schritt durchgeführt werden.

Dauermagneten Magnetisierung

Setzt Du das ferromagnetische Material aus Abbildung 3 nun einem äußeren Magnetfeld aus, richten sich die Elementarmagnete wie in Abbildung 4 danach aus. Das verbaute Material wird magnetisiert.

Während der sogenannten Magnetisierung reagiert der magnetisierbare Stoff also auf ein Magnetfeld.

Bei der Magnetisierung eines magnetisierbaren Materials werden die Elementarmagnete im Inneren des Materials durch ein äußeres Magnetfeld ausgerichtet. Das Material ist jetzt magnetisiert (magnetisch) und wirkt selbst wie ein Magnet.

Alle Pfeilenden der Elementarmagnete in Abbildung 4 zeigen jetzt zu den Pfeilspitzen des Magneten. In anderen Worten, die jeweiligen Pole der Elementarmagnete zeigen jetzt genau zum entgegengesetzten Pol des Magneten. Das Material wird selbst zum Magneten und zieht somit den ursprünglichen Magneten an.

Bei ferromagnetischen Stoffen, wie sie in Abbildungen 3 und 4 gezeigt sind, gibt es dabei eine Besonderheit. Aufgrund der Ausrichtung der Elementarmagnete zusammen mit den Weiß'schen Bezirken ist es für die Elementarmagnete möglich, nach der Magnetisierung auch ohne äußeres Magnetfeld weiterhin gleich gerichtet zu sein. Das bedeutet aber nicht, dass die Ausrichtung durch weitere äußere Magnetfelder nicht verändert werden kann.

Im ferromagnetischen Material bleibt die Magnetisierung nach Entfernen des äußeren Magnetfeldes größtenteils vorhanden, kann jedoch durch ein äußeres Magnetfeld einfach verändert werden.

Dass ein Gegenstand selbst leicht magnetisch bleibt, nachdem Du ihn von einem Magneten entfernt hast, hast Du vielleicht schon selbst, etwa an einer Schraube, beobachten können.

Manche Schrauben bestehen aus ferromagnetischem Material, meist Eisen. Um Schrauben gezielt einzusetzen und festzudrehen, gibt es magnetische Schraubendreher. So einen Schraubendreher könntest Du benutzen, wenn eine kleine Schraube an eine schwer erreichbare Stelle geschraubt oder von dort gelöst werden muss.

Wenn Du die ferromagnetische Schraube dann mit dem magnetischen Schraubendreher entfernst, magnetisierst Du sie. Legst Du sie dann zurück zu den anderen Schrauben, kannst Du feststellen, dass sie dann auch die anderen Schrauben anzieht. Die Schraube wurde also selbst zu einem schwachen Magneten.

Für viele andere alltägliche magnetische Erscheinungen sind anstelle von ferromagnetischen Materialien paramagnetische Materialien verantwortlich. So auch bei den meisten Kühlschranktüren.

Schau Dir zusammen mit dem Beispiel des Kühlschrankes die folgende Abbildung 5 und die darin enthaltenen drei Schritte an.

Anfangs (Schritt 1) befinden sich die Elementarmagnete im paramagnetischen Material der Kühlschranktür ungeordnet.

Hältst Du den Kühlschrankmagneten in Schritt 2 an die Kühlschranktür, wird die Tür magnetisiert. Die Elementarmagnete richten sich nach dem Magnetfeld des Kühlschrankmagneten aus. Somit wird die Tür selbst magnetisch, zieht den Magneten an und der Magnet fällt nicht von allein herunter.

Entfernst Du den Magneten in Schritt 3, verliert das paramagnetische Material in der Kühlschranktür die Magnetisierung. Das ist der Grund, warum ein Magnet und ein Stück Metall zwar aus dem gleichen Stoff bestehen können, aber nur der Magnet an der Tür hängen bleibt. Die Kühlschranktür (der paramagnetische Stoff) ist nur dann selbst magnetisch, wenn sie magnetisiert wird.

Wieso aber bleiben die Elementarmagneten nicht von selbst ausgerichtet?

Das liegt daran, dass sich alle Teilchen aufgrund von Wärme, auch bei Zimmertemperatur, ständig leicht bewegen. Diese geringe Bewegung genügt, dass die Elementarmagnete wieder in einen ungeordneten Zustand zurückkehren.

Am Ende bedeutet das also, dass weder paramagnetische (Kühlschrank) noch ferromagnetische (Schraube) Materialien allein ihre Magnetisierung permanent und auch in äußeren Magnetfeldern konstant behalten. Wie sonst werden dann Dauermagnete hergestellt?

Dauermagnet Herstellung

Das Ziel eines Dauermagneten ist es, permanent und unabhängig von äußeren Einflüssen ein immer gleiches Magnetfeld zu erzeugen. Dafür ist eine gewisse Herstellung notwendig.

Der erste Schritt der Herstellung eines Dauermagneten ist es, das magnetisierbare Material zu pulverisieren. Das Pulver wird dann in die gewünschte Form gepresst. Beim Pressen wird ein äußeres Magnetfeld, das sogenannte Ausrichtungsfeld, angelegt. Das Ausrichtungsfeld sorgt aber noch nicht dafür, dass der Magnet seine Magnetisierung erhält. Stattdessen richtet es die gröberen Strukturen (Partikel des Pulvers) aus.

Tatsächlich richten sich die Elementarmagnete größtenteils schon durch das Ausrichtungsfeld aus. Deren Ausrichtung ist aber wie bei normalen para- und ferromagnetischen Stoffen noch nicht permanent festgelegt.

Der nächste Schritt ist das sogenannte Sintern. Das Material wird auf die sogenannte Sintertemperatur erwärmt. Unter Druck verdichtet es sich, wodurch die Ausrichtung der Partikel nach dem Abkühlen beibehalten wird.

Jetzt werden Feinarbeiten am Magneten durchgeführt. Er wird geschliffen, in die endgültige Form gebracht oder auch in mehrere kleinere Magneten geschnitten. Der Magnet besitzt aber noch immer kein eigenes Magnetfeld nach außen. Deshalb wird er im nächsten Schritt magnetisiert.

Ähnlich wie bei der Kühlschranktür wird der Magnet in ein Magnetfeld eingebracht und die Elementarmagnete richten sich entsprechend aus. Dieses Magnetfeld muss dabei extrem stark sein. Aufgrund des starken Magnetfeldes wird ein "Schalter" in den allerkleinsten Teilchen umgelegt, der die Ausrichtung der Elementarmagnete zueinander "speichert" und eine andere Anordnung nicht mehr ohne Weiteres zulässt.

Diesem Schritt liegen quantenmechanische Effekte zugrunde. Das physikalische Prinzip wurde hier durch den Schalter also stark vereinfacht veranschaulicht. Interessieren Dich solche Phänomene allgemein, kannst Du in den Erklärungen zur Quantenmechanik und teilweise auch Kernphysik viele interessante Themen finden.

Die Magnetisierung kann nur durch sehr bestimmte Bedingungen verändert werden.

Dauermagnet entmagnetisieren

Einen Dauermagneten zu entmagnetisieren bedeutet, dass er selbst kein eigenes äußeres Magnetfeld mehr aufbaut.

Bei der Entmagnetisierung eines Dauermagneten werden die zuvor permanenten magnetischen Eigenschaften entfernt. Das Endprodukt ist dabei meist ein paramagnetisches Material.

Um die Magnetisierung eines Permanentmagneten aufzuheben, gibt es verschiedene Methoden.

Ähnlich zur Herstellung kann ein extrem starkes Magnetfeld angelegt werden. Damit der Dauermagnet dadurch seine magnetischen Eigenschaften verliert, muss das angelegte Magnetfeld ein anfangs extrem starkes, allmählich schwächer werdendes Wechselmagnetfeld sein. Einige Teile des Magneten bleiben dabei zwar noch gleich gerichtet, in der Gesamtheit wird dadurch aber die Anordnung aufgehoben.

Eine andere Vorgehensweise zur Entmagnetisierung funktioniert über Wärme. Wird der Dauermagnet erhitzt, kann die Bewegung der Teilchen aufgrund der Wärme so groß werden, dass die Elementarmagnete (wie bei paramagnetischen Stoffen) dadurch wieder durcheinandergebracht werden.

Die zur Entmagnetisierung eines Dauermagneten durch Wärme nötige Temperatur heißt Curie-Temperatur.

Auch kannst Du Dir den Impuls durch Stöße oder Vibrationen zunutze machen, um die Ordnung der Elementarmagnete aufzuheben und einen Dauermagneten so zu entmagnetisieren.

Auf ähnliche Art und Weise kannst Du sogar die Polung eines Dauermagneten umkehren.

Dauermagnet Pole vertauschen

Möchtest Du die Polung eines Dauermagneten vertauschen, wäre wohl die einfachste Lösung, den Permanentmagneten umzudrehen. Das ist aber nicht immer möglich, etwa wenn die Form sehr speziell ist, was dann?

Für die Umpolung kannst Du zunächst eine Entmagnetisierung durchführen. Der folgende Schritt wäre, den Magneten neu zu magnetisieren.

Anstatt die Umpolung zweischrittig durchzuführen, kann sie auch in einem Schritt getan werden. Dafür wird der letzte Schritt der Herstellung erneut mit einem Magnetfeld durchgeführt, das dann genau entgegengesetzt der vorherigen Polung ist. Durch ein extrem starkes äußeres Magnetfeld werden die Elementarmagnete und somit die magnetischen Pole neu ausgerichtet.

Warum sich aber diese Mühe machen, wenn es auch auf Knopfdruck einstellbare Elektromagneten gibt?

Dauermagnet und Elektromagnet: Vergleich

Ein Elektromagnet kann durch Einstellen der Stromstärke nicht nur in der Polung, sondern auch in der Stärke gezielt verändert und sogar ein- und ausgeschaltet werden.

Ein Elektromagnet ist ein Magnet, der aufgrund eines Stromflusses durch einen Leiter dessen magnetische Eigenschaften erhält. Die grundsätzliche Bauform des Elektromagneten ist eine Spule.

Wie genau das funktioniert, erfährst Du in der Erklärung Elektromagnet.

Elektromagnete besitzen aber auch Nachteile. Nicht zuletzt wird ein dauerhafter Stromfluss zum Betrieb benötigt, was eine dauerhafte Nutzung, anders als beim Dauermagneten, teuer machen kann.

Der größte Vorteil eines Dauermagneten ist, dass das Magnetfeld ohne Energiezufuhr und unter normalen Verhältnissen konstant bleibt. Durch gezielte Herstellung können Permanentmagneten auf Anwendungen angepasst werden. Der Vorteil liegt dabei darin, dass nicht nur die Stärke und Größe, sondern auch die Polung festgelegt wird. Das macht sie perfekt für Verwendungen, die ein ständiges gleichbleibendes Magnetfeld benötigen.

Daraus ergeben sich aber auch gleichzeitig die Nachteile des Dauermagneten. Sobald ein Permanentmagnet hergestellt ist, ist es nur unter großem Aufwand möglich, dessen magnetische Wirkung zu verändern. Es können zwar immense magnetische Wirkungen mit Dauermagneten erreicht werden, für die stärksten Magnetfelder wird jedoch ein Elektromagnet verwendet.

Die größte Frage bei der Auswahl eines Magneten ist somit die der Einstellbarkeit. Muss das Magnetfeld einstellbar sein, dann kann nur ein Elektromagnet verwendet werden. Ist dies nicht der Fall, können die Einmalkosten eines Dauermagneten deutlich geringer ausfallen, als die Kosten behaftete Verwendung eines Elektromagneten.

Die Vor- und Nachteile beider Magneten findest Du in folgenden Tabellen noch einmal für Dich zusammengefasst.

Dauermagnete
VorteileNachteile
konstantes, ständiges Magnetfeld
keine Energieversorgung nötigkeine Magnetfeldänderung von außen möglich (keine Einstellbarkeit)
klein und gezielt herstellbar
Elektromagnete
VorteileNachteile
magnetische Wirkung und Polung veränderbarStromversorgung notwendig
kann ein- und ausgeschaltet werdenEnergieverluste während Betrieb
die stärksten Magnetfelder möglichstarke Magnetfelder benötigen große Ströme und Spulen
Größe durch verschiedene Bauweisen zwar anpassbar, aber Anpassung nur beschränkt möglich

Deine Kühlschrankmagneten sind aber nicht die einzigen Dauermagneten, die Du im Alltag finden kannst.

Dauermagnete im Alltag Beispiele

Neben den typischen Dauermagneten, wie Hufeisen- und Stabmagnet (Abbildung 2 weiter oben), gibt es andere Formen und Anwendungsbereiche für Permanentmagnete.

Eine eher kleine Anwendung sind dabei Schließmechanismen.

Schließmechanismen

Einfache magnetische Schließmechanismen kannst Du zum Beispiel an manchen Schranktüren finden. Die Mechanismen bestehen meist aus zwei, können mitunter aber auch aus drei oder mehr Dauermagneten bestehen. Hier zeigen wir Dir einen Mechanismus mit drei Dauermagneten: ein Magnet (1) an der Schranktür, einer, der die Tür geschlossen hält (2) und einer, der das Schließen leiser macht (3).

Die Abbildung und die zugehörige Erklärung sind vereinfacht, spiegeln aber dennoch das Grundprinzip wider. Oft werden zusätzlich auch einfache Hydrauliken oder ähnliche druckbasierte Mechanismen verbaut.

Die Dauermagneten 1 und 2 sind so ausgerichtet, dass sie einander anziehen. Das hält die Tür geschlossen, sobald sie sich dem Schrank nähert. Diese beiden Magneten stellen den einfachsten Schließmechanismus dar.

Hier befindet sich der Permanentmagnet 2 beweglich in einer kleinen Röhre, an dessen Ende sich der entgegengesetzt ausgerichtete Dauermagnet 3 befindet. Die Kräfte zwischen den Magneten 2 und 3 wirken dabei so ähnlich wie eine Feder. Wenn die Tür schnell geschlossen wird, wird Magnet 2 durch die Abstoßung von Magnet 3 abgebremst. Dadurch kann ein Knallen beim Schließen der Tür verhindert werden.

Der Vorteil dieses Schließmechanismus ist, dass er, im Gegensatz zu Sensoren und elektrischen Mechanismen, auch beim Stromausfall funktioniert.

Eine weitere Verwendung von Dauermagneten sind Generatoren und Elektromotoren.

Generator und Elektromotor

Der Grundaufbau beider Anwendungen liegt darin, dass sich ein drehbar gelagerter Magnet in einem Magnetfeld eines darum befindlichen Magneten befindet.

Beim Generator wird der drehbare Magnet durch einen äußeren Mechanismus, meist ein Verbrennungsmotor, angetrieben. Hier ist dieser Magnet oft ein Dauermagnet. Durch dessen Drehung wird ständig die Ausrichtung seines Magnetfeldes verändert. Somit ändert sich auch das Magnetfeld um den äußeren Magneten, in diesem Fall eine (Magnet-) Spule. Aufgrund elektromagnetischer Induktion entsteht in der Spule ein Stromfluss, der weiter genutzt wird.

Mehr zum Bauteil findest Du in der Erklärung Generator. Die Induktion, ein fundamentales Phänomen der Elektrizitätslehre, wird detailliert in den Erklärungen über die Elektromagnetische Induktion besprochen.

Der Elektromotor dreht das Prinzip um. Durch eine Wechselspannung wird das Magnetfeld der Magnetspule ständig verändert. Der drehbar gelagerte Dauermagnet richtet sich dementsprechend immer wieder in einer Drehbewegung aus, die dann weiter genutzt wird.

Wie genau das funktioniert, zeigt Dir die Erklärung Elektromotor.

Ein weitverbreitetes Gedankenexperiment handelt von einer weiteren Art von Motor mit Dauermagneten.

Dauermagnetmotor

Der sogenannte Dauermagnetmotor ist kein echter Motor. Stattdessen ist er eine Idee für ein Perpetuum-Mobile, also ein Gerät, das ohne Energiezufuhr für immer funktioniert.

Der Grundgedanke ist, die scheinbar unerschöpfliche Energie mehrerer Dauermagneten so geschickt in einem Motor zu verbauen, dass dieser sich ohne Energie von außen selbst dauerhaft antreibt. Das würde in Energie aus dem Nichts resultieren, was dem Energieerhaltungssatz widerspricht.

Warum das mit der magnetischen Energie so nicht funktioniert, kannst Du in der Erklärung Energie Magnetfeld nachlesen.

Dauermagneten sind also ein wichtiger Bestandteil von technischen Anwendungen, energetischen Wunschvorstellungen und finden auch im Alltag häufig Gebrauch.

Permanentmagnet - Das Wichtigste

  • Ein Permanentmagnet (Dauermagnet) ist ein Magnet, der seine magnetische Wirkung dauerhaft, konstant und ohne Energiezufuhr aufrechterhält.
  • Weitere Eigenschaften von Dauermagneten: Nord- und Südpol (niemals einpolig), gleichnamige Pole stoßen sich ab und verschiedene Pole ziehen sich an, jeder Magnet bildet ein Magnetfeld aus
  • Dauermagnetismus bezeichnet die physikalischen Vorgänge und Wirkungen, die für die Herstellung und Funktionsweise von Dauermagneten zuständig sind.
  • Ein magnetisches Material besitzt magnetische Eigenschaften und ein Magnetfeld nach außen.
  • Ein magnetisierbares Materialbekommt nur durch ein anderes Magnetfeld (durch Magnetisierung) selbst eine magnetische Wirkung. Die am häufigsten vorkommenden sind:
    • Paramagnetische Stoffe: Stoffe, die Elementarmagnete enthalten
      • Elementarmagnete: kleinste magnetische Bauteile von Stoffen
    • Ferromagnetische Stoffe: spezielle Art von paramagnetischen Stoffen, Magnetisierung bleibt aufgrund Weiß'scher Bezirke größtenteils erhalten, kann aber durch andere äußere Magnetfelder leicht beeinflusst werden
      • Weiß'sche Bezirke: Ansammlung von Elementarmagneten, die in kleinen Bereichen im Stoff gleich gerichtet sind.
  • Die Magnetisierung ist der Prozess, bei dem magnetisierbare Materialien zu magnetischen Materialien werden. Der Umkehrprozess heißt Entmagnetisierung.
  • Herstellung von Dauermagneten:
    • Magnetisierbares Material wird pulverisiert.
    • Pulver wird unter Einwirkung des Ausrichtungsfeldes, das die Ausrichtung der Partikel festlegt, in Form gepresst.
    • Das Sintern ist eine Erwärmung, wodurch die Ausrichtung der Partikel nicht mehr geändert werden kann.
    • Der Magnet, der noch keine magnetische Wirkung nach außen besitzt, wird in endgültige Form gebracht.
    • Durch ein extrem starkes äußeres Magnetfeld wird magnetisiert, wobei der Dauermagnet seine permanente magnetische Wirkung erhält.
  • Dauermagnete finden Anwendung etwa als Kühlschrankmagnete, in Schließmechanismen, Generatoren und Elektromotoren.

Nachweise

  1. pexels.com: Kühlschrank Magnet. (18.07.2022)
  2. Technische Universität Dresden Professur für Grundlagen der Elektrotechnik (2013). Elektrische und magnetische Felder. iee.et.tu-dresden.de (18.05.2015)
  3. arnoldmagnetics.de: Magnetherstellungsprozess. (19.07.2022)
  4. magnet-shop.net: Magnet Herstellung. (19.07.2022)
  5. magnet-shop.net: Magnetisierung. (19.07.2022)
  6. magnet-shop.net: Paramagnetismus. (19.07.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Dauermagnet

Häufig vorkommende Dauermagneten sind Stab- und Hufeisenmagneten. Flache Magnetplättchen finden oft bei Schließmechanismen Anwendung.

Die Stärke eines Dauermagneten hängt größtenteils von Material, Größe, Form und Magnetisierung ab. Für die größten und stärksten Magnetfelder werden jedoch meist Elektromagnete verwendet.

Durch einen komplizierten Herstellungsprozess und ein extrem starkes Magnetfeld werden einem magnetisierbaren Material permanente magnetische Eigenschaften auf erzwungen.

Deine Kühlschrankmagnete sind Dauermagnete. Weitere Anwendungen sind: Schließmechanismen, Generator, Elektromotor.

Finales Dauermagnet Quiz

Frage

Definiere den Begriff Dauermagnet.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Dauermagnet (Permanentmagnet) ist ein Magnet, der seine magnetische Wirkung dauerhaft, von allein und ohne äußere Einflüsse aufrechterhalten kann.

Frage anzeigen

Frage

Wähle aus, welche der folgenden Aussagen auf einen Dauermagneten zutreffen.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Dauermagnet kann einen oder mehrere magnetische Pole besitzen.

Frage anzeigen

Frage

Gib an, wie Dauermagneten auch oft genannt werden.

Antwort anzeigen

Antwort

Permanentmagnet

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, was der Unterschied zwischen Dauermagnetismus und Dauermagnet ist.

Antwort anzeigen

Antwort

Dauermagnetismus beinhaltet die physikalischen Prozesse und Wirkungen, die einem Dauermagneten die magnetischen Eigenschaften verleihen.


Als Dauermagnet wird der Gegenstand bezeichnet, dessen magnetische Wirkung aus dem Dauermagnetismus entstanden ist.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre den Unterschied zwischen magnetisierbarem und magnetischem Material.

Antwort anzeigen

Antwort

Magnetisierbare Materialien besitzen kein Magnetfeld nach außen. Sie können aber magnetisiert werden und dadurch magnetische Eigenschaften erlangen.


Magnetische Materialien sind selbst schon magnetisch, haben also eine magnetische Wirkung nach außen.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, was ein Elementarmagnet ist.

Antwort anzeigen

Antwort

Elementarmagnete sind die kleinsten magnetischen Bauteile eines Materials. Sie kommen in para- und ferromagnetischen Stoffen vor und erlauben diesen Materialien, selbst magnetische Eigenschaften auszubilden.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe den Unterschied zwischen paramagnetischen und ferromagnetischen Stoffen.

Antwort anzeigen

Antwort

Ferromagnetische Stoffe besitzen Weiß'sche Bezirke. Das sind kleine Bereiche im Stoff, in denen die Elementarmagnete gleich gerichtet sind und eine magnetische Wirkung halten können.

Frage anzeigen

Frage

Beschreibe kurz, was während der Magnetisierung passiert.

Antwort anzeigen

Antwort

Während der Magnetisierung richten sich die Elementarmagnete im Material nach einem äußeren Magnetfeld aus. Der Stoff erhält dadurch selbst eine magnetische Wirkung nach außen.

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, warum ein Kühlschrankmagnet am Kühlschrank hängen bleibt, eine Schraube aus dem gleichen Material jedoch nicht.

Antwort anzeigen

Antwort

Der Kühlschrankmagnet besteht aus gezielt hergestelltem magnetisierten Material, ist also ein Dauermagnet.


Das Material der Schraube hingegen wurde noch nicht von außen magnetisiert, sodass sie keine äußeren magnetischen Wirkungen aufweist.

Frage anzeigen

Frage

Gib kurz die Schritte bei der Herstellung eines Dauermagneten an.

Antwort anzeigen

Antwort

  1. Material wird pulverisiert
  2. Pulver wird unter Ausrichtungsfeld gepresst
  3. Sintern
  4. Feinarbeiten (Schleifen, Schneiden etc.)
  5. Magnetisierung durch ein extrem starkes Magnetfeld

Frage anzeigen

Frage

Erkläre, wie die magnetischen Eigenschaften eines Dauermagneten verändert werden können.

Antwort anzeigen

Antwort

Durch ein extrem starkes Magnetfeld kann die Magnetisierung eines Dauermagneten verändert werden, so ähnlich wie während der Herstellung.


Um die Magnetisierung aufzuheben, also zu entmagnetisieren, kann der Dauermagnet einem anfangs extrem starken, allmählich schwächer werdenden Magnetfeld ausgesetzt werden.

Ein anderer Weg ist durch Wärme. Durch die Hitze bewegen sich die Teilchen im Magneten so stark, dass dadurch die Ordnung aufgebrochen und somit die Magnetisierung aufgehoben werden kann.

Frage anzeigen

Frage

Erörtere, wann Du einen Dauermagneten und wann einen Elektromagneten verwenden würdest.

Antwort anzeigen

Antwort

Die wichtigste Frage bei der Auswahl stellt die Einstellbarkeit dar. Muss das Magnetfeld einfach anpassbar sein, dann muss auch ein Elektromagnet verwendet werden.


Wird dagegen ein einfaches, dauerhaftes und verlässliches Magnetfeld benötigt, sind die Einmalkosten eines Dauermagneten oft geringer als die Betriebskosten eines Elektromagneten.

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