Die Gesetze der Magnete

Die Gesetze des Magnetismus haben einen tiefgreifenden Einfluss auf Wissenschaft und Kultur gehabt. Seit den frühen Jahren des 19. Jahrhunderts haben Wissenschaftler daran gearbeitet, die verschiedenen physikalischen Gesetze, die das Verhalten von Magneten in verschiedenen Zusammenhängen bestimmen, zu identifizieren und zu erklären. Bis 1905 entwickelte sich das wissenschaftliche Verständnis des Magnetismus so weit, dass es zur Entwicklung von Einsteins spezieller Relativitätstheorie beitrug. Obwohl ein detailliertes und tiefes Verständnis des Magnetismus einen hohen Aufwand erfordert, kann man sich relativ schnell einen breiten Überblick über diese Grundgesetze verschaffen.

Die Gesetze des Magnetismus wurden seit den Experimenten von Orsted, Ampere und anderen heute berühmten Wissenschaftlern im frühen 19. Jahrhundert umfassend entwickelt und verfeinert. Das grundlegendste Gesetz, das während dieser Zeit eingeführt wurde, ist das Konzept, dass die Pole eines Magneten jeweils ihre eigene positive oder negative Ladung haben und nur entgegengesetzt geladene Pole anziehen. Es ist beispielsweise fast unmöglich, zwei positiv geladene Magnetpole daran zu hindern, sich gegenseitig abzustoßen. Andererseits ist es schwierig zu verhindern, dass sich ein positiv geladener und ein negativ geladener Magnetpol aufeinander zu bewegen.

Besonders interessant wird dieses Konzept, wenn ein bereits vorhandener Magnet in zwei verschiedene, kleinere Magnete geschnitten wird. Nach dem Schnitt hat jeder der kleineren Magnete seine eigenen positiv und negativ geladenen Pole, unabhängig davon, wo der größere Magnet geschnitten wurde.

Das Konzept der entgegengesetzt geladenen Pole wird allgemein als Erstes Gesetz des Magnetismus.

Der zweite Hauptsatz des Magnetismus ist etwas komplexer und bezieht sich direkt auf die elektromotorische Kraft der Magnete selbst. Dieses spezielle Gesetz wird allgemein als. bezeichnet Coulomb-Gesetz.

Das Coulombsche Gesetz besagt, dass die Kraft, die der Pol eines Magneten auf einen zusätzlichen Pol ausübt, einer Reihe strenger Regeln folgt, darunter:

• Die Kraft ist direkt proportional zum Produkt der Kräfte des Pols.
• Die Kraft ist umgekehrt proportional zum Quadrat des mittleren Abstands zwischen den Polen.
• Die Kraft ist abhängig vom jeweiligen Medium, in dem die Magnete platziert werden.

Die mathematische Formel, die üblicherweise verwendet wird, um diese Regeln darzustellen, lautet:

F =[K x M₁xm₂)/D²]

In der Formel ist M₁ und M₂ stellen die Stärke der Pole dar, D ist gleich dem Abstand zwischen den Polen und K ist eine mathematische Darstellung der Permeabilität des Mediums, in dem die Magnete platziert sind.

Die Domänentheorie des Magnetismus bietet zusätzliche Einblicke in das Verhalten von Magneten. Die 1906 von Pierre-Ernest Weiss erstmals eingeführte Theorie der magnetischen Domänen versucht die Veränderungen zu erklären, die im Inneren einer Substanz auftreten, wenn sie magnetisiert wird.

Große magnetisierte Substanzen bestehen aus kleineren Magnetismusbereichen, die allgemein als Domänen bezeichnet werden. Innerhalb jeder Domäne gibt es kleinere Einheiten, die als Dipole bezeichnet werden. Die komplexe Natur der magnetischen Zusammensetzung ermöglicht das anhaltende Vorhandensein von Magnetismus, wenn größere magnetische Einheiten zerbrochen oder getrennt werden.

Magnete bleiben nicht ewig magnetisiert. Eine absichtliche Entmagnetisierung kann durch die Reorganisation von Dipolen innerhalb des Magneten selbst erfolgen. Dazu können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. Das Erhitzen eines Magneten über seinen Curie-Punkt hinaus, bei der es sich um die Temperatur handelt, bei der bekanntermaßen Dipole manipuliert werden, ist eine beliebte Methode. Ein weiteres Verfahren zum Entmagnetisieren einer Substanz besteht darin, den Magneten mit Wechselstrom zu beaufschlagen. Auch ohne Anwendung einer dieser Methoden entmagnetisiert sich ein Magnet im Laufe der Zeit langsam als Teil eines natürlichen Abbauprozesses.