Fangen wir zunächst mit dem "normalen" Magnetismus an, so wie wir ihn alle kennen. Genau genommen handelt es sich dabei um "Ferromagnetismus".

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1 Magnetismus und Elektromagnetismus Jeder von Euch hat bestimmt schon mal einen Magneten in der Hand gehabt und die magnetische Anziehungskraft gespürt, wenn man sich damit einem anderen magnetischen Gegenstand nähert. Aber... was ist eigentlich Magnetismus genau? wie funktioniert Magnetismus? warum sind einige Metalle magnetisch und andere nicht? und was hat das Ganze mit Elektronik zu tun? und was ist schließlich "Elektromagnetismus? Fangen wir zunächst mit dem "normalen" Magnetismus an, so wie wir ihn alle kennen. Genau genommen handelt es sich dabei um "Ferromagnetismus". Die Vorsilbe "Ferro" stammt von dem lateinischen Wort "Ferrum" und das wiederum bedeutet "Eisen". Ferromagnetismus Ferromagnetische Körper haben eine ganz bestimmte Eigenschaft. ie sind entweder in der Lage selbst ein Magnetfeld zu erzeugen oder sie werden vom Pol eines anderen Magnetfelds angezogen.

2 Ein Beispiel: Links sehen wir einen tabmagneten Rechts sind zwei Eisennägel abgebildet (Er besitzt einen ord- und einen üdpol) Der Magnet erzeugt selbst ein Magnetfeld Die Eisennägel besitzen selbst kein Magnetfeld owohl der tabmagnet als auch die ägel bestehen aus Eisen! Die Eisennägel werden vom Magnetfeld des tabmagneten angezogen - egal ob wir uns den ägeln mit dem üdpol oder mit dem ordpol des Magneten nähern. Die beiden ägel selbst sind jedoch nicht magnetisch, d.h. sie ziehen sich gegenseitig nicht an. Woran liegt das? owohl in dem Eisen der beiden ägel als auch im Eisen des tabmagneten befinden sich ganz viele und sehr kleine sogenannte "Elementarmagnete" (ie sind so klein, dass wir sie nicht einmal unter einem normalen Mikroskop sehen könnten) In dem Eisen des tabmagneten sind all diese kleinen Elementarmagnete in eine Richtung ausgerichtet

3 Wenn wir den tabmagneten daher in der Mitte durchsägen, dann bekommen wir zwei kleinere tabmagnete - jeder mit einem eigenen üdpol und einem ordpol. Das könnte man so endlos wiederholen. Im Unterschied dazu sind die Elementarmagnete in den ägeln nicht ausgerichtet. ie liegen wild durcheinander und können daher kein eigenes Magnetfeld in den ägeln erzeugen. Mit unseren beiden tabmagneten können wir nun das erste magnetische Gesetz beweisen. Es lautet: Zwei unterschiedliche Magnetpole ziehen sich gegenseitig an; zwei gleiche Magnetpole stoßen sich gegenseitig ab

4 Das lässt sich mit zwei tabmagneten und etwas Eisenfeilspäne in einer kleinen Plastikschale gut demonstrieren. Anziehung Abstoßung icht alle Metalle besitzen magnetische Eigenschaften wie unsere tabmagnete oder die ägel. In der atur sind es in erster Linie nur die Metalle Eisen, Kobalt und ickel, welche ferromagnetische Eigenschaften besitzen. Die meisten anderen Metalle, wie z.b. Kupfer, Zinn, Aluminium, Gold, ilber, Blei und so weiter sind alle nicht ferromagnetisch. ie werden von unserem Magneten nicht angezogen und können auch selbst nicht magnetisiert werden. Unsere beiden ägel können wir mit Hilfe des tabmagneten selbst magnetisieren.

5 Wenn wir mit einem der Magnetpole ein paarmal langsam und immer in dieselbe Richtung über die ägel streichen, dann werden diese selbst etwas magnetisch - die kleinen Elementarmagneten in den ägeln richten sich dann allmählich ebenfalls alle in eine Richtung aus. Das magnetische Kraftfeld Unser tabmagnet wird von einem magnetischen Kraftfeld umgeben. Wir können dieses Kraftfeld sichtbar machen, indem wir auf unseren Magneten eine Glasplatte legen und auf der Glasplatte vorsichtig Eisenfeilspäne ausstreuen (siehe Bild) Das magnetische Kraftfeld geht durch die Glasplatte hindurch und richtet die Eisenfeilspäne aus. An den Polen ist sehr schön zu sehen, wie die Magnetfeldlinien dort austreten.

6 Was wir hier nicht zeigen können ist, dass das Magnetfeld natürlich dreidimensional um den ganzen tabmagneten herum verläuft. Man kann sich das mit Hilfe einer Zeichnung vielleicht etwas besser verdeutlichen. Man hat festgelegt, dass das Magnetfeld am ordpol austritt, um den Magneten herumläuft und am üdpol wieder in den Magneten eintritt. Innerhalb des Magneten verläuft das Magnetfeld also vom üdpol zum ordpol. Erdmagnetismus Auch unser Planet Erde ist ein riesiger Magnet! Die Erde ist tatsächlich ein riesiger Magnet (siehe Bild). Ihr Magnetfeld verläuft überall halbkreisförmig um die Erde herum, ausgehend von

7 ihrem magnetischen ordpol (liegt am geographischen üdpol) hin zum magnetischen üdpol (liegt beim geographischen ordpol) und von dort durch die Erde hindurch wieder zum magnetischen üdpol. atürlich befindet sich in unserem Planeten kein gigantischer tabmagnet, so wie in dem Bild beispielhaft dargestellt. Das Magnetfeld der Erde wird erzeugt von einem riesigen Erdkern aus heißem, flüssigen Eisen, der sich im Mittelpunkt der Erde befindet. Mit einem Durchmesser von 6942 km beträgt dieser Eisenkern ungefähr ein echstel des Volumens der ganzen Erde. Magnetischer üdpol Kompass Richtung Geographischer ordpol Magnetfeldlinie beispielhaft Geographischer üdpol Magnetischer ordpol Entlang der Magnetfeldlinien rund um die Erdoberfläche zeigt eine Kompassnadel (das ist ja auch ein tabmagnet!) immer mit ihrem ordpol hin zum magnetischen üdpol der Erde und umgekehrt mit

8 ihrem üdpol hin zum magnetischen ordpol der Erde. Das können wir mit einem einfachen Experiment nachweisen. Wir bauen uns einen Kompass: Dafür benötigt man einen tabmagneten, ein tück tyropor und eine kleine chüssel. In die chüssel füllen wir etwas Wasser. Wenn das Wasser sich beruhigt hat, legen wir vorsichtig das tück tyropor hinein und darauf legen wir dann den tabmagneten. Das tück tyropor muss groß genug sein, damit es den tabmagneten wie ein kleines Boot tragen kann. Im Wasser hat unser Magnet auf dem tyropor kaum Reibung. Er wird sich nun wie oben beschrieben nach ord und üd hin ausrichten. Wasserschüssel mit einem tabmagneten, der auf einem tück tyropor schwimmt. orden üden Der Magnet richtet sich in ord-üd-richtung aus wie die adel in einem Kompass. orden

9 Elektromagnetismus Wenn ein elektrischer trom durch einen Leiter (ein Kabel) fließt, dann wird um den Leiter herum ein Magnetfeld erzeugt. Fließrichtung der Elektronen Ausrichtung des Magnetfelds Elektronen Magnetfeld Je nachdem in welche Richtung der trom fließt, richtet sich das Magnetfeld um den Leiter herum entweder in die eine oder die andere Richtung aus. Im Bild oben ist die "Linke Hand Regel" gezeigt. Diese Regel gilt für die physikalische tromrichtung, also für die Elektronen- tromrichtung vom Minuspol hin zum Pluspol einer Gleichstromquelle.

10 Elektrische pule Dazu benötigen wir ein längeres isoliertes Kabel. Dieses wickeln wir eng um einen Rundstab (z.b. einen runden Bleistift). Wenn wir jetzt den Bleistift herausziehen, haben wir eine einfache elektrische pule. Wenn wir nun einen trom durch diese pule schicken, entsteht um sie herum und durch sie hindurch ein magnetisches Kraftfeld - so ungefähr wie im linken Bild gezeichnet Die Ausrichtung des magnetischen Kraftfelds mit seinen beiden Polen ist dabei davon abhängig, in welche Richtung die Elektronen durch unsere pule fließen. Wenn wir die Gleichspannung umkehren, dann dreht sich auch das magnetische Kraftfeld um, wie im rechten Bild dargestellt.

11 Elektromagnet tecken wir jetzt einen Eisenkern (z.b. einen agel - wie im Bild auf der nächsten eite) durch die pule, dann richten sich die Elementarmagneten in diesem Eisenkern immer dann am Magnetfeld aus, wenn wir den trom einschalten und der agel wird selbst zum Magneten. chalten wir den trom wieder aus, dann verteilen sich die Elementarmagneten im agel wieder durcheinander und der agel ist nicht mehr magnetisch. - +