
Permanentmagnete (Dauermagnete) sind Stoffe, die beständige magnetische Kräfte zeigen. Sie können ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen) anziehen oder stoßen sich an gleichnamigen Polen (Nord- an Nordpol, Süd- an Südpol) gegenseitig ab. Eine Entmagnetisierung eines Permanentmagneten ist durch Hitze, starke mechanische Erschütterung oder starke äußere Magnetfelder möglich. Neben den Permanentmagneten gibt es noch Elektromagnete.
Der Nordpol eines Permanentmagneten zieht den Südpol eines anderen Permanentmagneten an und umgekehrt. Zwischen gleichnamigen Polen (Nord- an Nordpol, Süd- an Südpol) wirken dagegen abstoßende magnetische Kräfte. Ferromagnetische Stoffe (Eisen, Kobalt, Nickel und einige Legierungen) werden von Permanentmagneten grundsätzlich angezogen.
Permanentmagnete sind magnetische Stoffe, die im Gegensatz zum Elektromagneten keinen Strom für ihr Magnetfeld benötigen. Permanentmagnete bestehen immer aus ferromagnetischen Materialien, deren Elementarmagnete, die atomaren Spins, durch einen Prozess der Magnetisierung parallel ausgerichtet wurden.
Dies kann beim Erkalten von geschmolzenen ferromagnetischen Gesteinen geschehen. Derartige Steine wurden historisch von den alten Griechen nähe der Stadt Magnesia gefunden. Die Stadt Magnesia ist somit der historische Namensgeber für den Magnetismus.
Permanentmagnete lassen sich jedoch auch künstlich herstellen.
Dabei werden stark ferromagnetische Metalle, meist Legierungen, wie beispielsweise Samarium-Kobalt, durch starke äußere Magnetfelder magnetisiert. Dieser Prozess der Magnetisierung zeigt eine sogenannte Hysterese, also ein nicht symmetrisches Verhalten des Materials beim Vergrößern des äußeren Magnetfeldes und anschließender Erniedrigung des Magnetfeldes. Die Hysterese entsteht, weil die Ausrichtung der Elementarmagnete im Ferromagneten durch die Austauschwechselwirkung stabilisiert wird und deshalb ein bereits magnetisiertes Material andere Eigenschaften hat als ein noch nicht magnetisierter Ferromagnet.
Durch die Hysterese verbleibt im Ferromagneten auch ein Magnetfeld, wenn das äußere Magnetfeld abgeschalten wird. Das magnetisierte Material wird damit zu einem Permanentmagnet. Die verbleibende magnetische Flussdichte wird als Remanenz bezeichnet.
Ein Permanentmagnet bleibt so lange magnetisch, bis die Ausrichtung der atomaren Spins durch äußeres Einwirken (Hitze, starke Schläge, magnetische Felder) wieder gestört wird.
Während ein Elektromagnet einfach durch Abschalten des Stroms ausgeschaltet werden kann und durch Umkehrung der Stromrichtung umgepolt werden kann, ist es nicht ohne weiteres möglich, einen Permanentmagneten "auszuschalten". Daher auch die Bezeichnung "permanent". Die Anwendung von Hitze oder starken Schlägen führt nämlich zu einer Entmagnetisierung des Permanentmagneten. Die magnetischen Kräfte sind dann verschwunden und das Material müsste erneut magnetisiert werden. Im Extremfall kann sogar das Material beschädigt werden. Jeder Permanentmagnet besitz deshalb eine maximale Einsatztemperatur. Oberhalb dieser Temperatur können Schäden auftreten. Oberhalb der materialspezifischen Curie-Temperatur wird der Magnet in jedem Fall vollständig entmagnetisiert.
Die Stärke eines Permanentmagneten hängt vom verwendeten Material ab, aber auch von der Genauigkeit, mit der die Magnetisierung des Materials durchgeführt wird.
Die Magnetisierung führt nur dann zu einer großen Remanenz, wenn eine vollständige Ausrichtung aller atomaren Spins erreicht wird. Dies erfordert ein geeignetes Material und technisches Know-How.
Wie durch die Maxwellgleichungen beschrieben, gehen Magnetfelder immer von bewegten Ladungen aus. Es gibt nur Magnetfelder durch Ladungsbewegung, bei der immer ein Magnetfeld mit einem Nordpol und einem Südpol entsteht.
Die magnetischen Kräfte der Permanentmagnete werden durch mikroskopische Ladungsbewegung in der Materie erklärt. So bewegen sich die Elektronen in den Atomen mit einer großen Geschwindigkeit. Die Elektronen haben dabei einen charakteristischen Elektronenspin. Aus dem gesamten Bewegungszustand der Elektronen entsteht ein magnetisches Moment und damit eine magnetische Kraft.
Die magnetischen Kräfte wirken immer entlang des Magnetfeldes. Dieses kann durch Feldlinien dargestellt werden. Die Feldlinien geben dann auch die Richtung und die Größe der magnetischen Kräfte an.
Artikel aus:http://www.supermagnete.de/magnetismus/permanentmagnet