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Magnetische Felder

Ein magnetisches Feld ist der Raum um einen Magneten, innerhalb dessen auf andere Körper magnetische Kräfte ausgeübt werden. Im Besonderen auf Körper aus ferromagnetischen Stoffen, etwa Eisen. Das größte Magnetfeld erzeugt die Erde selbst mit ihrem rotierenden Kern aus Eisen. Der Mensch kann ein Magnetfeld über seine oder ihre Sinne nicht Wahrnehmen. Hingegen wird angenommen, dass sich Zugvögel an den Feldlinien magnetischer Felder der Erde orientieren, um etwa von Nord nach Süd in ihre Winterquartiere zu gelangen.

Wie werden magnetische Felder angezeigt oder sichtbar gemacht?

Die einfachste Methode der Sichtbarmachung von Magnetfeldern besteht darin, kleine ferromagnetische Stoffe, etwa Eisenspäne, in die direkte Umgebung des Magneten zu bringen. Die Eisenspäne werden sich in einem charakteristischen Bild auf den Magneten ausrichten. Es wird hierbei vom Feldlinienbild gesprochen.

Magnetische Felder durch Elektromagnetismus

Das Mineral Magnetit, auch Magneteisenstein genannt, ist die häufigste natürliche Quelle zur Erzeugung magnetischer Felder. Es werden jedoch weit mehr magnetische Felder durch elektrischen Strom und elektrostatische Vorgänge erzeugt. So bauen bestimmte synthetische Stoffe eine elektrische Ladung auf, wenn über sie gerieben wird und geben diese Ladung weiter. Ein gutes Beispiel ist das Reiben mit der Handfläche über bestimmte Teppichböden. Wird die so elektrisch geladen Handfläche nun in die Nähe der Kopfhaare gebracht, sorgt das durch die Ladung erzeugte magnetische Feld dafür, das sich die Haare entsprechend ausrichten.

Wesentlich stärkere magnetische Felder werden mittels elektrischen Stroms erzeugt. Abhängig von der Spannung können magnetische Felder aufgebaut werden, die enorme Kräfte besitzen. Ein Beispiel dafür sind meist in Lkw verbaute Wirbelstrombremsen. Der Vorteil solcher Bremsen ist, dass sie berührungslos arbeiten, also kein mechanischer Verschleiß oder etwa eine Überhitzung eintreten. Auch die Erde ist nicht etwa ein riesiger Magnetit, sondern vielmehr ein gigantischer Stromgenerator, dessen Magnetfeld das Leben auf dem Planeten vor kosmischer Strahlung und im Besonderen vor dem größten Teil der UV-Strahlung der Sonne schützt. Weitere Einsatzgebiete elektromagnetisch erzeugter Felder ist unter anderem die Induktion, der wiederum berührungslosen Energieübertrag mittels elektromagnetischer Felder, etwa an einem Induktionsherd oder induktiv arbeiteten Ladegeräten für E-Fahrzeuge oder Handys.

Quizfragen zum Thema

1. Wie können Magnetfelder erzeugt werden?

   Magnetfelder entstehen durch elektrischen Strom oder durch bewegte elektrische Felder

2. Was ist der Unterschied zwischen elektrischen und magnetischen Feldern?

   In elektrischen Feldern beginnen die Feldlinien an positiven Ladungen und enden an negativen Ladungen. Bei magnetischen Feldern besitzen die Feldlinien keinen Anfang und kein Ende, sie verlaufen fortwährend aus dem Pluspol des Magneten in einer Bogenform in den Negativpol, durchfließen den Magneten und treten wieder am Pluspol aus.

3. Was sind elektromagnetische Wellen?

   Bei elektromagnetischen Wellen handelt es sich um räumlich und zeitlich veränderbare elektromagnetische Felder, die sich periodisch wiederholen.

4. Was ist die magnetische Kühlung?

   Magnetische Kühlung wird über den sogenannten magnetokalorischen Effekt erreicht. Wird ein magnetisierbares Material einem stärkeren Magnetfeld ausgesetzt, erhöht sich seine Temperatur. Wird das Magnetfeld schwächer, wird die Temperatur wieder abgegeben. Da bei der Temperaturerhöhung ein Übertrag aus Wärmeenergie der direkten Umgebung erfolgt, kann der magnetokalorische Effekt verwendet werden, um einem geschlossenen Raum (Etwa das Innere eines Kühlschranks) Wärmeenergie zu entziehen und abzuleiten. Das Prinzip entspricht der Kühlpumpe, nur das statt eines Gases ein Magnetfeld genutzt wird.

5. Wer entdeckte, dass durch elektrischen Strom Magnetfelder erzeugt werden?

   Der Dänische Physiker, Chemiker und Naturphilosoph Hans Christian Oersted entdeckte im Jahr 1820 das mittels elektrischen Stroms eine magnetische Wirkung erzielt werden kann. Er ist damit einer der wichtigsten Wegbereiter für die moderne Elektrotechnik.

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