Magnetismus verstehen – Quiz für die Physik

Magnetismus verstehen: Grundlagen und typische Fehler

Magnetismus entsteht durch bewegte elektrische Ladungen. In dauerhaften Magneten richten sich die Spins der Elektronen in sogenannten Weißschen Bezirken parallel aus, wodurch ein makroskopisches Magnetfeld entsteht. Jeder Magnet hat einen Nord- und einen Südpol; gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Wichtig zu wissen: Es gibt keine einzelnen magnetischen Ladungen – schneidet man einen Magneten durch, entstehen zwei vollständige Magnete mit je einem Nord- und Südpol, keine getrennten Pole.

Magnetische Felder werden durch Feldlinien dargestellt, die außerhalb des Magneten vom Nordpol zum Südpol verlaufen. Die Dichte der Feldlinien zeigt die Feldstärke an. Materialien wie Eisen, Nickel und Cobalt sind ferromagnetisch und können selbst magnetisiert werden. Ein häufiger Irrtum ist, dass alle Metalle vom Magneten angezogen werden – Kupfer, Aluminium oder Messing sind jedoch nicht ferromagnetisch. Auch die Erde hat ein Magnetfeld, das einen Kompass ausrichtet; der geografische und der magnetische Pol fallen dabei nicht zusammen.

Fließt elektrischer Strom, erzeugt er ein Magnetfeld – das ist die Grundlage von Elektromagneten und Spulen. Umgekehrt kann ein sich änderndes Magnetfeld eine Spannung induzieren (elektromagnetische Induktion nach Faraday), was in Generatoren und Transformatoren genutzt wird. Auf bewegte Ladungen in einem Magnetfeld wirkt die Lorentzkraft, die senkrecht zur Bewegungsrichtung steht und Teilchen auf Kreisbahnen zwingt. Wer diese Zusammenhänge sicher beherrscht, versteht auch, warum ein Elektromagnet mit mehr Windungen oder stärkerem Strom ein stärkeres Feld erzeugt.