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Elektrizitätslehre |
1. Superstarke Magnete
Achtung: Diese Magnete sind kein Spielzeug! Extreme Bruchgefahr bei hartem Aufprall!
Bitte seien Sie äußerst vorsichtig mit diesen starken Magneten. Computerdisketten, Tonbänder, Kreditkarten u. ä. mit magnetischen Streifen und vergleichbare Objekte können mit diesen Magneten leicht gelöscht oder beschädigt werden. Auch die Bildschirme von Fernsehern und Computermonitoren können dauerhafte Veränderungen erfahren, wenn die Magnete zu nahe herangebracht werden. Ebenso sind empfindliche elektronische Messgeräte sowie mechanische Uhren gefährdet.
Eine Gesundheitsgefahr geht von diesen Magneten nicht aus. Dafür sind die Magnetfelder zu schwach. Man kann sie ohne Probleme in die Hand nehmen.
Träger von Herzschrittmachern sollten allerdings grundsätzlich starke Magnetfelder vermeiden.
Nehmen Sie die Magnete mit Vorsicht von der Pappe ab. Legen Sie sie weit genug auseinander (> 30 cm), so dass sie sich nicht unbeabsichtigt anziehen. Wenn die Magnete sich anziehen und direkt aufeinanderprallen, können sie leicht zersplittern, da das Material spröde ist. Gleiches kann passieren, wenn die Magnete direkt auf ein Eisenteil prallen.
Die Magnete sind mit Nickel oberflächenvergütet. Dadurch sind sie gegen Korrosion geschützt. Dennoch sollten sie nicht in feuchter Umgebung gelagert werden.
 Abb. 2 |
Mit der Polsensorfolie können Sie die Verteilung der Pole bei Magneten sichtbar machen. Man kann damit nicht bestimmen, welches der Nordpol und welches der Südpol ist. Bei den zylindrischen, superstarken NdFeB- Magneten ist die Verteilung der Pole immer so, dass sich ein Pol an der oberen Stirnfläche des Zylinders und der andere Pol an der unteren Stirnfläche befindet. Bei vielen Haltemagneten, wie sie z. B. im Büro bei magnettafeln verwendet werden, ist die Polverteilung aber nicht einheitlich. In der Abbildung sind die Polverteilungen von zwei runden Haltemagneten dargestellt. |
2. Magnetpol- Sensorfolie
| Die Polsensorfolie besteht aus vielen winzigen Eisenteilchen, die gekapselt und frei beweglich in Öl schwimmen. Zwischen zwei Plastikschichten ist das Öl wie in einem Sandwich eingeschlossen. Wird ein Magnet auf die Polsensorfolie gelegt, werden die Eisenteilchen an den Polen des Magneten magnetisiert und richten sich gemäß den Magnetfeldlinien aus. Am Übergang von einem Pol zum anderen Pol sieht man deutlich eine helle Trennlinie. |  |
3. Etwas Physik
Im Gegensatz zu den früher verbreiteten, einfachen Hufeisenmagneten verlieren diese Magnete ihre Magnetkraft nicht im Laufe der Zeit. Sie bestehen aus Neodymium (Nd), Eisen (Fe) und Bor (B) und werden deshalb auch kurz als NdFeB-Magnete gekennzeichnet. Sie sind erst seit wenigen Jahren erhältlich und sind die zur Zeit stärksten Dauermagneten. Die hier vorhandenen Magnete erreichen an der Oberfläche Feldstärken (genauer magnetische Flussdichten) bis zu 0,5 Tesla, das ist etwa zehntausend mal mehr als die Stärke des erdmagnetischen Feldes.
Zum Vergleich: Bei Kernspintomographen werden mit Hilfe von elektromagnetischen Spulen routinemäßig Magnetfelder bis zu zwei Tesla verwendet.
Die Güte eines Magneten wird charakterisiert durch das sogenannte Energieprodukt (B x H)max. Je größer es ist, um so mehr Energie ist im Magnetwerkstoff gespeichert. Es resultiert aus dem größtmöglichen B (Flussdichte in Tesla) und H (magnetische (Koerzitiv-)Feldstärke in A/m) auf der Entmagnetisierungskennlinie. Genaueres lässt sich in Physikbüchern nachlesen. Bei diesen NdFeB- Magneten beträgt das Energieprodukt etwa 250 kJ/m3.
Jedes Magnetmaterial verliert ab einer gewissen Temperatur, der sogenannten Curie- Temperatur, seine Magneteigenschaften. Bei Eisen beträgt diese Temperatur etwa 770°C, bei Nickel 360°C und bei den NdFeB- Magneten etwa 300°C.
In der Naturheilkunde wird der Magnetismus zum Heilen von Krankheiten benutzt. Schon Paracelsus hat im 16. Jahrhundert entsprechende Hinweise gegeben. Im 18. Jahrhundert hat dann Mesmer eine ganze Lehre zur Heilung von Krankheiten mit Hilfe des Magnetismus aufgebaut. Die Wirksamkeit seiner Überlegungen ist allerdings umstritten und von der Schulmedizin nicht anerkannt. Hingegen gibt es heute Verfahren, die nachweisbare Erfolge aufweisen, z. B. eine schnellere Knochenheilung in elektromagnetischen Feldern.
4. Experiment
Besorgen Sie sich ein Kupfer- oder Aluminiumrohr (bis etwa 1 m Länge) mit einem Innendurchmesser, der etwas größer (ca. 1 bis 2 mm) ist als der Außendurchmesser eines der Magneten. Für dieses Experiment reichen die kleinen Magnete mit einem Durchmesser von 6 mm schon gut aus.
Lässt man einen bzw. auch zwei NdFeB- Magneten zusammen im Rohr hinunterfallen (weiche Unterlage), braucht/brauchen er/sie erheblich länger als im freien Fall ohne Rohr. Das ist sehr beeindruckend und unerwartet.
Beim Fallen im Rohr werden durch das Feld des Magneten Induktionsströme (sog. Wirbelströme) erzeugt, die wiederum ein dem fallenden Magneten entgegengesetztes Magnetfeld hervorrufen (Lenz`sche Regel). Dieses Feld behindert das freie Fallen des Magneten.
-M