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Erfahren Sie, welche Metalle magnetisch sind und warum

Erfahren Sie, welche Metalle magnetisch sind und warum

Magnete sind Materialien, die Magnetfelder erzeugen, die bestimmte Metalle anziehen. Jeder Magnet hat einen Nord- und einen Südpol. Gegenüberliegende Pole ziehen sich an, während sie sich wie Pole abstoßen.

Während die meisten Magnete aus Metallen und Metalllegierungen hergestellt werden, haben Wissenschaftler Methoden entwickelt, um Magnete aus Verbundwerkstoffen wie magnetischen Polymeren herzustellen.

 

Was Magnetismus erzeugt

Magnetismus in Metallen entsteht durch die ungleichmäßige Verteilung von Elektronen in Atomen bestimmter Metallelemente. Die unregelmäßige Rotation und Bewegung, die durch diese ungleichmäßige Verteilung der Elektronen verursacht wird, verschiebt die Ladung innerhalb des Atoms hin und her und erzeugt magnetische Dipole.

Wenn sich magnetische Dipole ausrichten, erzeugen sie eine magnetische Domäne, einen lokalisierten magnetischen Bereich mit einem Nord- und einem Südpol.

In nicht magnetisierten Materialien weisen magnetische Domänen in verschiedene Richtungen auf und heben sich gegenseitig auf. Während bei magnetisierten Materialien die meisten dieser Domänen ausgerichtet sind und in dieselbe Richtung zeigen, entsteht ein Magnetfeld. Je mehr Domänen zusammen ausgerichtet sind, desto stärker ist die Magnetkraft.

 

Arten von Magneten

  • Permanentmagnete (auch als Hartmagnete bezeichnet) sind solche, die ständig ein Magnetfeld erzeugen. Dieses Magnetfeld wird durch Ferromagnetismus verursacht und ist die stärkste Form des Magnetismus.
  • Temporäre Magnete (auch als weiche Magnete bezeichnet) sind nur in Gegenwart eines Magnetfelds magnetisch.
  • Elektromagnete benötigen einen elektrischen Strom, der durch ihre Spulendrähte fließt, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

 

Die Entwicklung von Magneten

Griechische, indische und chinesische Schriftsteller haben vor mehr als 2000 Jahren Grundkenntnisse über Magnetismus dokumentiert. Der größte Teil dieses Verständnisses beruhte auf der Beobachtung der Wirkung von Lodestone (einem natürlich vorkommenden magnetischen Eisenmineral) auf Eisen.

Frühe Forschungen zum Magnetismus wurden bereits im 16. Jahrhundert durchgeführt, die Entwicklung moderner hochfester Magnete erfolgte jedoch erst im 20. Jahrhundert.

Vor 1940 wurden Permanentmagnete nur in grundlegenden Anwendungen wie Kompassen und elektrischen Generatoren verwendet, die als Magnete bezeichnet werden. Die Entwicklung von Aluminium-Nickel-Kobalt-Magneten (Alnico) ermöglichte es Permanentmagneten, Elektromagnete in Motoren, Generatoren und Lautsprechern zu ersetzen.

Die Herstellung von Samarium-Kobalt (SmCo) -Magneten in den 1970er Jahren führte zu Magneten mit doppelt so hoher magnetischer Energiedichte wie jeder bisher verfügbare Magnet.

In den frühen 1980er Jahren führten weitere Untersuchungen der magnetischen Eigenschaften von Seltenerdelementen zur Entdeckung von Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) -Magneten, was zu einer Verdoppelung der magnetischen Energie gegenüber SmCo-Magneten führte.

Seltenerdmagnete werden heute in allen Bereichen eingesetzt, von Armbanduhren und iPads bis hin zu Hybridfahrzeugmotoren und Windturbinengeneratoren.

 

Magnetismus und Temperatur

Metalle und andere Materialien haben je nach Umgebungstemperatur unterschiedliche magnetische Phasen. Infolgedessen kann ein Metall mehr als eine Form von Magnetismus aufweisen.

Eisen beispielsweise verliert seinen Magnetismus und wird paramagnetisch, wenn es über 770 ° C erhitzt wird. Die Temperatur, bei der ein Metall seine Magnetkraft verliert, wird als Curie-Temperatur bezeichnet.

Eisen, Kobalt und Nickel sind die einzigen Elemente, die in Metallform Curie-Temperaturen über Raumtemperatur aufweisen. Daher müssen alle magnetischen Materialien eines dieser Elemente enthalten.

 

Gemeinsame ferromagnetische Metalle und ihre Curie-Temperaturen

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