Welche Arten von Magneten gibt es?
Magnetismus gehört zu den spannendsten Gebieten der Naturwissenschaft und ist seit Jahrhunderten der Gegenstand zahlreicher Experimente und ausgiebiger Forschung. Eine oft gestellte Frage lautet: Welche verschiedenen Arten von Magneten gibt es eigentlich?
Natürliche Magnete sind die in der Natur vorkommenden Magnetit-Steine, die sich aus abgekühlter, eisenhaltiger Lava und Stickstoff aus der Atmosphäre zusammensetzen und den natürlichen Magnetismus der Erde in sich bewahren.
Der natürliche Magnetstein (Magnetit Fe3O4, nach der Stadt Magnesia bei Smyrna (Izmir)/Türkei benannt) war schon Jahrhunderte v. Chr. sowohl den Griechen als auch den Chinesen bekannt. Letztere benutzten ihn jedoch als erste zur Herstellung von Richtungsweisern.
Elektromagnete entstehen technisch durch Induktion, d.h. sie werden mittels Strom geschaffen. Ein Elektromagnet besteht aus einer Spule, in der sich bei Stromdurchfluss ein magnetisches Feld bildet. In der Spule befindet sich meist ein offener Eisenkern, der das Magnetfeld führt und verstärkt.
Erstmals nachgewiesen wurde die elektromagnetische Wirkung im Jahre 1820 von dem dänischen Physiker Hans Christian Ørsted, die Erfindung des Elektromagneten gelang dem englischen Physiker William Sturgeon im Jahre 1826.
Dauermagnete sind industriell gefertigte Magnete aus verschiedenen Materialien. Meist werden sie aus Eisenlegierungen mit Zusätzen von Kohlenstoff, Aluminium, Kobalt und Kupfer hergestellt. Nur die Metalle Kobalt (Co), Nickel (Ni) und Eisen (Fe) werden von Magneten angezogen.
Neben diesen Metallen gibt es auch noch verschiedene auf Magneten ansprechende Legierungen, die „Heuslersche Legierungen“ genannt werden.
Bei Kobalt, Nickel und Eisen kommt es auch auf die Anordnung der Atome an: Rost (Fe2O3) zum Beispiel enthält Eisen, wird aber vom Magneten nicht angezogen.
Dauermagnete werden zum Beispiel bei Lautsprechern, Mikrofonen oder Monitoren eingesetzt.
Stärkere Magnete kommen in vielen Geräten und technischen Anlagen zum Einsatz – in Windkraftanlagen etwa, in Elektromotoren oder Lautsprechern. Die stärksten Permanentmagnete enthalten ausnahmslos exotische Metalle, die als “Seltene Erden” bezeichnet werden. Das Standardmaterial für leistungsfähige Dauermagnete ist eine Legierung aus Neodym, Eisen und Bor, wobei Neodym zu eben jenen Seltenen Erden zählt.
In die Schlagzeilen gerieten die Seltenen Erden, als vor einigen Jahren China, der Hauptlieferant dieser Rohstoffe, den Export drosselte. Das brachte deutsche Forscher auf die Idee, nach neuen Magnetmaterialien zu suchen, die ohne Seltene Erden auskommen.
So fanden sich Wissenschaftler aus Dresden und Halle zusammen, um sich gemeinsam dieser Herausforderung zu stellen.
Das Forscherteam war erfolgreich und entwickelte einen leistungsfähigen Magnetwerkstoff, der ohne Seltene Erden auskommt. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Heusler-Magneten. Diese Bezeichnung geht auf den deutschen Bergbauingenieur und Chemiker Friedrich Heusler (1866 – 1947) zurück, der 1903 das erste magnetische Material präsentierte, das sich aus den unmagnetischen Metallen Kupfer, Mangan und Aluminium zusammensetzte.
www.ieap.uni-kiel.de
www.permagsoft.com
www.uni-regensburg.de
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Natürliche Magnete
Der natürliche Magnetstein (Magnetit Fe3O4, nach der Stadt Magnesia bei Smyrna (Izmir)/Türkei benannt) war schon Jahrhunderte v. Chr. sowohl den Griechen als auch den Chinesen bekannt. Letztere benutzten ihn jedoch als erste zur Herstellung von Richtungsweisern.
Elektromagnete
Erstmals nachgewiesen wurde die elektromagnetische Wirkung im Jahre 1820 von dem dänischen Physiker Hans Christian Ørsted, die Erfindung des Elektromagneten gelang dem englischen Physiker William Sturgeon im Jahre 1826.
Dauer- oder Permanentmagnete
Hufeisenmagnet, Foto: © Oguraclutch, Lizenz: Creative Commons BY-SA 3. 0 , Quelle: commons.wikimedia.org
Neben diesen Metallen gibt es auch noch verschiedene auf Magneten ansprechende Legierungen, die „Heuslersche Legierungen“ genannt werden.
Bei Kobalt, Nickel und Eisen kommt es auch auf die Anordnung der Atome an: Rost (Fe2O3) zum Beispiel enthält Eisen, wird aber vom Magneten nicht angezogen.
Neodym-Magnetblöcke. Foto: © Unknown, Lizenz: Creative Commons BY 1.0 , Quelle: commons.wikimedia.org
Stärkere Magnete kommen in vielen Geräten und technischen Anlagen zum Einsatz – in Windkraftanlagen etwa, in Elektromotoren oder Lautsprechern. Die stärksten Permanentmagnete enthalten ausnahmslos exotische Metalle, die als “Seltene Erden” bezeichnet werden. Das Standardmaterial für leistungsfähige Dauermagnete ist eine Legierung aus Neodym, Eisen und Bor, wobei Neodym zu eben jenen Seltenen Erden zählt.
Magnete ohne Seltene Erden
Das zu den Seltenen Erden zählende Neodym. Foto: © Tomihahndorf, Lizenz: Creative Commons BY-SA 3.0 , Quelle: commons.wikimedia.org
So fanden sich Wissenschaftler aus Dresden und Halle zusammen, um sich gemeinsam dieser Herausforderung zu stellen.
Das Forscherteam war erfolgreich und entwickelte einen leistungsfähigen Magnetwerkstoff, der ohne Seltene Erden auskommt. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Heusler-Magneten. Diese Bezeichnung geht auf den deutschen Bergbauingenieur und Chemiker Friedrich Heusler (1866 – 1947) zurück, der 1903 das erste magnetische Material präsentierte, das sich aus den unmagnetischen Metallen Kupfer, Mangan und Aluminium zusammensetzte.
Die häufigsten Formen von Permanenmagneten
Quellen:
www.welt.dewww.ieap.uni-kiel.de
www.permagsoft.com
www.uni-regensburg.de
