Magnete sind ein fester Bestandteil unseres Alltags. Bereits in der Grundschule lernen wir, wie Magnetismus funktioniert und wofür wir Magnete verwenden können. Ein Magnet erzeugt ein Magnetfeld, das ihn durchströmt. Dadurch entstehen automatisch zwei Pole, die nach Süden und Norden ausgerichtet sind. Das Feld tritt am Südpol in den Magneten ein und am Nordpol wieder aus. Unterschiedliche Materialien wie Eisen oder Nickel werden je nach Polarität von der magnetischen Wirkung angezogen oder abgestoßen.
Aber nicht jeder magnetische Stoff hat zu jeder Zeit die gleichen Eigenschaften. Es gibt verschiedene Magnetarten, die sich in Materialien, Formen, Größen, Funktionen, Kräften und Anwendungsgebieten unterscheiden.
Welche Arten von Magneten gibt es eigentlich?
Nicht jeder Magnet funktioniert gleich. Es wird zwischen permanenten und temporären Magneten unterschieden. Es gibt also Magnetarten, die zu jeder Zeit magnetisch sind und andere, die nur unter bestimmten Umständen anziehend wirken.
Dauermagnete – Anziehung rund um die Uhr
Die sogenannten Dauermagnete sind uns aus dem Alltag gut bekannt. Sie finden sich an Kühlschränken, Magnetwänden, Schmuck, Taschen und vielen anderen Gegenständen. Sie bestehen in der Regel aus Stahl, Nickel oder Neodym. Im Ausgangszustand nach der Herstellung sind sie nicht direkt magnetisch, besitzen jedoch das Potenzial, magnetisiert zu werden. Wenn das Material in ein bestehendes Magnetfeld gebracht wird, wird es dauerhaft magnetisiert und behält diese Wirkung für immer bei. Dauermagnete üben eine Anziehungskraft auf ferromagnetische (z. B. Eisen, Cobalt, Nickel) und ferrimagnetische (Ferrite) Materialien aus. Diese verschiedenen Magnetarten finden sowohl im Alltag als auch in der Industrie Anwendung. Typische Beispiele sind Magnetverschlüsse, Lautsprecher, Büromaterial, Lastkräne, Elektronik und Mechanik. Die verschiedenen Magnetarten eröffnen eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.
Nicht alle Magnetarten wirken dauerhaft
Anders verhält es sich bei den temporären Magneten. Sie sind nur magnetisch, wenn sie sich in einem externen Magnetfeld befinden. Sobald sie aus diesem entfernt werden, verlieren sie ihre magnetischen Eigenschaften. Ein praktisches Beispiel hierfür sind Büroklammern, die von einem Dauermagneten angezogen werden. Die Klammern ziehen sich gegenseitig an, solange das externe Feld vorhanden ist. Wenn das externe Feld entfernt wird, verlieren die Büroklammern ihre magnetischen Eigenschaften.
Elektromagnete: Anziehung auf Knopfdruck
Auch Elektromagnete sind nicht permanent magnetisch. Sie bestehen aus einer Spule, die mit Strom durchflossen wird. Durch den physikalischen Effekt entsteht ein Magnetfeld, das in der Regel durch einen offenen Eisenkern in der Spule verstärkt und verteilt wird. Da diese Art von Magnetismus durch Elektrizität erzeugt wird, sind Elektromagnete sehr gut steuerbar und regulierbar. Dies bedeutet, dass die magnetische Wirkung flexibel ein- und ausgeschaltet und die Anziehungskraft durch den Strom reguliert werden kann. Diese Magnetart wird besonders gerne in der Wissenschaft und in der Industrie eingesetzt. Ein bekanntes Beispiel sind Kräne auf Schrottplätzen, die anstelle eines Hakens über einen Elektromagneten verfügen. Mit einem Knopfdruck kann der Elektromagnet magnetisch werden und alles um sich herum anziehen.
Ferrit oder Neodym – Welche Magnetart ist stärker?
Magnete bestehen nicht immer aus dem gleichen Material. Es gibt ferromagnetische und ferrimagnetische Stoffe. Ferritmagnete können beispielsweise aus legiertem Eisen oder Stahl bestehen. Sie unterscheiden sich von ferromagnetischen Materialien zum Beispiel in ihrer Hitzebeständigkeit. Ferrit kann auf Temperaturen von bis zu 250 Grad Celsius erhitzt werden, ohne Schaden zu nehmen. Ein weiteres Merkmal ist, dass das Material rostbeständig ist und sich daher perfekt für den Außeneinsatz eignet. Im Vergleich zu ferromagnetischen Materialien ist die Anziehungskraft bei Ferritmagneten jedoch wesentlich geringer. Dafür sind die Kosten für solche Magnete niedriger.
Neodym-Magnete sind im Vergleich dazu deutlich teurer. Sie gehören zu den ferromagnetischen Materialien und können als starke oder sogar extrastarke Magnete bezeichnet werden. Sie sind wesentlich kraftvoller als Ferritmagnete und können daher schwerere Gewichte anziehen und halten. Die Eigenschaften von Neodym, das zu den seltenen Erden gehört, konnten bisher weiter verbessert werden. Durch eine Legierung mit Eisen und Bor (Nd2Fe14B) kann heute das stärkste Magnetfeld eines Dauermagneten erzeugt werden. Aufgrund ihrer hohen Anziehungskraft werden sie auch als Supermagnete bezeichnet.
Die verschiedenen Magnetarten – Ferrit und Neodym – haben sowohl Vor- als auch Nachteile. Neodym hat eine stärkere Haftkraft, ist jedoch beispielsweise weniger korrosionsbeständig. Ferritmagnete sind weniger stark, aber unverwüstlich und nicht zuletzt günstig.
Welche sind die stärksten Magnete der Welt?
Um herauszufinden, welche Magnetart die stärkste ist, muss zunächst zwischen Dauermagneten und Elektromagneten unterschieden werden. Der derzeit stärkste herstellbare Dauermagnet besteht aus Neodym und kann vertikal etwa 1.500 kg halten.
Die Rekorde für die stärksten Magnete werden jedoch mit Elektromagneten aufgestellt. Das derzeit stärkste vom Menschen erzeugte Magnetfeld liegt bei etwa 1.200 Tesla. Um diesen Wert besser zu verstehen, stellen Sie sich einen gewöhnlichen Kühlschrankmagneten mit etwa 0,01 Tesla vor. Dieser Rekordwert wurde 2018 an der Universität Tokio erreicht und hatte weitreichende Folgen. Die Forscher stellten nicht nur einen neuen Rekord auf, sondern sprengten auch die Tür des Labors durch die auftretende Schockwelle aus ihrer Verankerung.
Erste Rekorde wurden bereits im Jahr 2001 von russischen Forschern aufgestellt. Sie erzeugten ein Magnetfeld mit einer Stärke von 2.800 Tesla, das jedoch nur wenige billionstel Sekunden lang bestand, bevor es schließlich im Freien explodierte.
