Wie funktionieren Magnete?
Ah, Magnete. Die Kühlschränke sind voll von ihnen. Sie treiben unsere Netflix-Saufgelage an. Wenn man sie in winzige Stücke zerlegt und in Silly Putty zerschlägt, können sie stundenlang für Spaß sorgen.
Magnetismus ist die Kraft, die von Magneten ausgeht, also von Objekten, die sich gegenseitig abstoßen oder anziehen. Dieses starke physikalische Phänomen ist eine Komponente des Elektromagnetismus, einer der fundamentalen Kräfte der Natur.
Die Bewegung elektrisch geladener Teilchen, die in jeder Materie vorkommen, erzeugt elektrische Ströme, die ein Magnetfeld erzeugen. Diese Teilchen werden zu winzigen Magneten, die jeweils einen Nord- und einen Südpol haben. Technisch gesehen ist die gesamte Materie den magnetischen Kräften unterworfen, die unser Universum durchdringen. Einige dieser Effekte sind laut BBC offensichtlicher als andere.
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Oft sind die von diesen Teilchen erzeugten Magnetfelder zufällig, was bedeutet, dass ihre Nord- und Südpole sich gegenseitig aufheben. Manche Objekte – von Eisenerzbrocken bis zum Buchstabenmagneten am Kühlschrank – haben Magnetfelder, die in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Die Magnetfelder dieser Objekte werden stärker, wenn die Geschwindigkeit dieser elektrisch geladenen Teilchen zunimmt, so Live Science.
Magnetismus ist eine geheimnisvolle Kraft in diesem Universum. Die Wissenschaftler verstehen nicht ganz, warum er überhaupt auftritt. Sie sind sich auch nicht sicher, warum diese Teilchen eine Nord- und Südrichtung haben, so Live Science, und es gibt viele verschiedene Formen von Magnetismus.
Mysteriöse Kräfte
Ferromagnetismus, die stärkste Form des Magnetismus, tritt auf, wenn Materialien einer äußeren magnetischen Kraft ausgesetzt werden, so die Website HyperPhysics der Georgia State University. Diese Objekte werden durch einen Prozess namens Hysterese dauerhaft magnetisiert. Frühe Kompassnadeln aus Eisen wurden durch lodestone oder magnetisierte Magnetitminerale magnetisiert, die aus der Erde gezogen wurden. Dies ist die einzige magnetische Kraft, die der Mensch spüren kann.
Ferromagnetismus ist vielleicht die auffälligste Form des Magnetismus, aber der Elektromagnetismus ist wohl die wichtigste. Er ist die fundamentale Kraft, „die für die Struktur unserer Materie verantwortlich ist“, sagte die Astronomin Michele Thaler vom Goddard Space Flight Center der NASA gegenüber dem Science Channel.
💡Die anderen fundamentalen Kräfte sind die Schwerkraft, die schwache Kernkraft und die starke Kernkraft.
Elektrizität und Magnetismus sind eng miteinander verwoben, und ihre jeweiligen Felder nähren sich voneinander und stehen in Wechselwirkung miteinander. Elektromagnetismus erzeugt Licht und Energie, und ohne ihn würden die Atome und Moleküle, aus denen wir bestehen, auseinander fallen. Im Jahr 1865 stellte der Physiker James Clerk Maxwell die Verbindung zwischen diesen beiden Kräften her und bereitete damit den Weg für Einsteins berühmte spezielle Relativitätstheorie.
Natürlich gibt es zahlreiche Anwendungen des Elektromagnetismus im täglichen Leben. Elektromagnetische Wellen treiben alles an, von Mikrowellenherden und Fernsehgeräten bis hin zu Radios und Röntgengeräten.
Wenn ein Objekt einem elektrischen Strom ausgesetzt ist, erzeugt es ein vorübergehendes spulenförmiges Magnetfeld. Wenn der Strom jedoch abgeschaltet wird, verschwindet das Feld. Dies nennt man einen Elektromagneten.
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Der Magnet unter deinen Füßen
Die Erde ist im Wesentlichen ein riesiger Magnet mit entsprechenden geomagnetischen Nord- und Südpolen, dank unseres geschmolzenen Eisenkerns. Das tropfenförmige Magnetfeld der Erde, das von den Sonnenwinden zerquetscht wird und Magnetosphäre genannt wird, sorgt dafür, dass unsere Kompasse funktionieren, sorgt für brillante Polarlichter und schützt uns sogar vor schädlicher kosmischer Strahlung. Sie ist entscheidend für den Schutz unserer begehrten Atmosphäre.
Magnetisierte Partikel in Lavagestein entlang der Erdoberfläche zeichnen die Richtung des Magnetfelds unseres Planeten auf. Auf diese Weise können Wissenschaftler feststellen, dass sich die Magnetpole der Erde im Laufe der Zeit verschoben haben und dass sich die tektonischen Platten, auf denen wir leben, schrittweise bewegen, berichtet National Geographic.
In den letzten Jahren hat die Verschiebung der Magnetpole der Erde an Tempo zugenommen. Einige Studien haben gezeigt, dass sie sich bis zu 35 Meilen pro Jahr bewegen. Das kann die Navigationssysteme stören und Reisenden Kopfschmerzen bereiten.
Unsere Faszination für den Magnetismus reicht Tausende von Jahren zurück. Die Mesoamerikaner entwickelten ein frühes Verständnis für diese Kraft, und die Griechen waren die ersten, die ihre Wunder dokumentierten. Diese Faszination hat im Laufe der Jahre nicht abgenommen. Unser Verständnis des Magnetismus hat entscheidend dazu beigetragen, die Welt, in der wir heute leben, zu gestalten.
Ohne ihn wären wir verloren. Buchstäblich.