Thema: Wissensfrage: Magnete

Magnetit
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Magnetit, Magneteisen oder Magneteisenstein ist ein im kubischen Kristallsystem kristallisierendes Oxid-Mineral der chemischen Zusammensetzung Fe3O4. Eines der Eisenionen ist dabei zweiwertig, die beiden anderen dreiwertig. Es hat eine Härte von 5,5 bis 6,5, eine schwarze Farbe sowie Strichfarbe und matten Metallglanz. Magnetit ist das am stärksten magnetische Mineral.

wer draus schlau wird...

the mgt

Nachtrag weil ich gerade nichts besseres zu tun hab:

In der Schule habe ich folgendes gelernt: Die Magnetische Anziehungskraft entsteht durch die Anordnung der Atome. Die sind irgendwie so geordnet das sie alle in die gleiche Richtung "gucken". Man kann auch Metalle (zum Beispiel Büroklammern) mit einem Magneten magnetisieren, so daß sie auch magnetisch (in die gleichbleibender Richtung mit dem Magneten drüberstreichen) werden. Dabei werden die Atome des Metalls ebenfalls gleich angeordnet. Wenn man die Klammer zum Beispiel fallen lässt, geraten die Atome wieder durcheinander und die Büroklammer ist dann nicht mehr magnetisch. Klingt etwas naiv, aber so hab ich es in der 6. Klasse glaub ich gelernt...

Zitat von Munich

Aber was genau ist eigentlich ein Magnet? Ein Metall? Ein Stein?
Wo wird er abgebaut? Gibt es Magnetbergwerke? Das er künstlich hergestellt wird, kann ich mir nicht vorstellen, da es schon welcvhe vor vielen hundert Jahren gab.

Wie entstehen sie?

hallo,

ich versuche mich mal:

zuerst einmal unterscheidet man grundsätzlich zwischen hartmagnetischen und weichmagnetischen werkstoffen.

bringt man einen körper in ein äußeres magnetfeld, so wird er bis zur sättigung aufmagnetisiert, d.h. alle richtfähigen elemente des körpers richten sich an den feldlinien des äußeren feldes aus.
nimmt man den körper aus dem magnetfeld heraus, so bricht diese aufgezwungene ordnung entweder zusammen (weichmagnete und alle nicht-permanentmagnete), oder geht auf einen stoffspezifischen, von null verschiedenen, wert zurück (permanentmagnete).
(ergänzung zu wiki: zu den hartmagneten zählen sowohl die dauermagnete als auch die elektromagnete, es gibt keine „elektro-weichmagnete“.)
nimmt man den körper nicht aus dem magentfeld heraus, sondern ändert die richtung der feldlinien um 180° (ummagnetisieren), so verhalten sich die stoffe genauso, aber es treten die sogenannten ummagnetisierungsverluste in form von wärme auf – bei den permanentmagneten sind diese sehr hoch, bei den weichmagneten sollten sie möglichst klein sein. damit sind wir auch schon bei der anwendung von weichmagneten: überall da, wo wechselfelder (ständiger wechsel der richtung der feldlinien) auftreten. also z.b. in trafos und antennen. die frequenz der wechselfelder die heute nahezu verlustfrei übertragen werden können, beträgt ca. 1GHz, also bis zu 1.000.000.000 ummagnetisierungen pro sekunde (!!!). bei noch schnellerem wechsel beginnen sich auch die besten weichmagnete zu erwärmen, was bis hin zum schmelzen führen kann.
permanentmagnete werden überall dort angewendet, wo keine wechselfelder auftreten – die aufgezwungene ordnung, bzw. das was noch davon übrig ist, soll also möglichst permanent erhalten bleiben.
am bekanntesten sind die haftkraftanwendungen (z.b. die schwarzen tafelmagnete aus der schule, oder die dinger in den schranktüren), sowie die anwendungen in elektromotoren.
man nutzt hierbei die im magneten gespeicherte kraft aus:
beispiel: stator aus permanentmagneten, rotor gewickelt
durchfließt den rotor ein strom, so umgibt sich der rotor mit einem (elektro-)magnetischen feld. die permantmagnete des stators sind ebenfalls von einem magnetfeld umgeben. sind die richtungen der feldlinien dieser beiden magnetfelder unterschiedlich, so wirkt auf beide magnetfelder eine kraft, da die feldlinien parallel ausgerichtet sein möchten. die kraft eines magnetfeldes wird durch die dichte der feldlinien beschrieben.
das feld mit der geringeren feldliniendichte passt sich dem feld mit der größeren an: entweder durch eine ummagnetisierung (beim motor natürlich unerwünscht) oder durch eine mechanische ausrichtung, durch eine drehung des magnetfelderzeugenden körpers – der rotor dreht sich, bis die feldlinien des rotormagnetfeldes parallel zu denen des statormagnetfeldes stehen (motor hat die erste halbe umdrehung geschafft) – demnach müssen in elektromotoren immer mindestens zwei permanentmagnete (wegen der ganzen drehung) und ein mechanisch leicht ausrichtbares drittes „magnetfeld“ vorhanden sein (hier natürlich der rotor mit seiner stromdurchflossenen wicklung).
aber ich schweife ab; zurück zu deinen fragen:
welche werkstoffe gibt es – weichmagnete: legierungen (z.b. trafoblech) und keramische werkstoffe wie z.b. mangan-zink-ferrit oder nickel-zink-ferrit
hartmagnete: legierungen (aluminium-nickel-cobalt), keramiken (strontium- bzw, bariumhexaferrit), seltenerdlegierungen (samarium-cobalt, neodym-eisen-bor).
vorkommen: die ausgangstoffe kommen natürlich aus dem bergwerk, aber es gibt keine lagerstätten für die fertigen magnetwerkstoffe. die natürlichen magnete (einige eisenverbindungen) haben sehr wenig „kraft“ (sehr geringe feldliniendichte), und eignen sich nur für kompassnadeln und ein paar taschenspielertricks. ergo – die dinger werden alle künstlich hergestellt.


so, das war der erste teil. einiges zur zusammensetzung/herstellung keramischer permanentmagnete sowie zu den ursachen des „magnetismus“ kann ich bei interesse nachreichen, aber es wollen ja auch andere zu wort kommen .

gruß

rai69

p.s. bei speziellen problemen kannst du mir auch gern eine pm schicken.