Historisches Die Existenz des Magnetismus war bereits den Griechen im 5. Jh. v Chr. bekannt. Die Namensgebung wird aus der griechischen Mythologie abgeleitet, in der man sich auf den Fundort von magnetischem Eisenerz in der thessalischen Stadt Magnesia sowie auf den Namen eines griechischen Schäfers (Magnetes) bezieht.
In China wurde im 2. Jh. n. Chr. die Existenz magnetischer Nadeln beschrieben. Die erste praktische Anwendung fand der Magnetismus wohl in der Form des Kompasses. Doch erst die industrielle Herstellung von Magnetwerkstoffen ermöglichte die Entwicklung der Magnettechnik.
Ein wichtiges Datum für das uns heute bekannte Anwendungsspektrum stellt die Entdeckung der Beziehung zwischen Magnetismus und Elektrizität durch Hans Chr. Oersted im Jahre 1820 dar. In der Folge gelang es, erste Permanentmagnete (kohlenstoffhaltige Stähle) herzustellen, die ihren Einsatz vorzugsweise in der Elektrotechnik (Dynamos, Elektromotore) fanden. Anfang des 20.Jahrhunderts wurde durch die Forschungsarbeiten von Curie, Longerin, Weiss der Grundstein für die Entwicklung neuer industriell nutzbarer Werkstoffe gelegt. Der Alnico-Magnet (Ni-Co-Al-Fe) gilt als Durchbruch dieser Bemühungen (1932). Dieser permanentmagnetische Werkstoff zeichnete sich durch bedeutend gesteigerte Energiedichte und höhere magnetische Stabilität aus.
Hartferrite stellten in der Folge einen weiteren Entwicklungsschritt im Hinblick auf gesteigerte Koerzitivfeldstärke und günstigere Materialpreise dar. Seit den 60iger Jahren stellen sie aufgrund des sehr guten Preis - / Leistungsverhältnisses das Hauptvolumen der eingesetzten Magnetwerkstoffe. Das Leistungspotential von Magneten stieg in den 80iger Jahren innerhalb kürzester Zeit durch die Entwicklung neuer Werkstoffe auf Samarium-Cobalt- und Neodym-Eisen-Basis um den Faktor 10 und erreicht heute den Faktor 16 in Bezug auf das Energieprodukt. Die ständig steigenden Anforderungen drängen zu neuen Entwicklungen.
Magnetismus Wie können wir den Magnetismus verstehen bzw. beschreiben? Die Definition beruht auf Grundlagen der Elementarphysik. Eine verständliche Beschreibung ist deshalb nur über ein stark vereinfachtes Modell möglich. In der Physik wird der Elektromagnetismus als eine der vier Urkräfte beschrieben und als "lang reichweitige Kraft" bezeichnet. Die Elektronen tauschen hierbei über Botenteilchen (virtuelle Photonen) Informationen über ihren Ladungszustand aus.
Permanentmagnete Der für den Bereich der Permanentmagnete verantwortliche Ferromagnetismus entspringt dem "Spin" (der Eigenrotation) der Elektronen. In einem Permanentmagneten sind die Rotationsebenen der einzelnen Elektronen in einer Richtung "fixiert". Hierbei bestimmt die Masse der atomaren "Einzelmagnete", in Bezug auf das Volumen, die Stärke des nach außen wirksamen Magnetfeldes. Hieraus folgert, daß keine "Magnetkraft" gespeichert oder erzeugt wird, sondern über eine Gleichrichtung (Orientierung) des vorhandenen Potentials in eine geordnete Formation erfolgt.
Die Magnetisierung eines Stoffes erfolgt über das Anlegen eines externen Magnetfeldes (vorzugsweise erzeugt in einer Stromspule mit oder ohne Fe-Metall-Joch). Im Gegensatz zu para - und diamagnetischen Stoffen besitzen permanentmagnetische Materialien die Eigenschaft, die während des Magnetisierens erstellte Ausrichtung der Elektronen - Rotationsebenen mehr oder weniger gut beizubehalten. Durch intensive Materialforschungen ist es gelungen, Werkstoffe zu entwickeln, bei denen die Dichte sowie die Stabilität der Orientierung der atomaren Einzelmagnete extrem gesteigert wurde.
Natürliche Erscheinungsformen Der Magnetismus ist eine natürliche Erscheinungsform. Seit jeher entwickelt sich das Leben auf unserem Planeten unter dem Einfluß des Erdmagnetfeldes. Einige Tiere nutzen dies zur Orientierung (z. B. Tauben, Thunfische). Im menschlichen Gehirn wurde körpereigenes Magnetit nachgewiesen. Ob hierauf ein vielleicht verschütteter oder nur noch rudimentär vorhandener "innerer Kompaß" beruht? Von entscheidender Bedeutung ist sicher der Schutz durch die Magnetosphäre. Durch Anreicherung von atomaren Gas-Teilchen, im Van - Allen - Gürtel, wird die kosmische Strahlung, die die Erdoberfläche erreicht, stark reduziert.
Durch den Sonnenwind erfährt das Erdmagnetfeld eine Deformation mit einer Ausdehnung auf der sonnenabgewandten Seite bis zu mehreren Millionen Kilometern. Von der Erde aus lassen sich magnetisch beeinflußte Prozesse in Form von Polarlichtern und Sonnenprotuberanzen beobachten. Analog kann man die Erde mit einem riesigen Magneten vergleichen, wobei der Feldlinienverlauf bezeichnenderweise über die "Pole" verläuft. Der Ursprung des Erdmagnetfeldes wird aus der Rotation des flüssigen Erdkerns (bestehend aus Nickel-Eisen) erklärt.
Dabei gleichen sich die Rotationsebenen der Elektronen an und erzeugen ein schwaches, jedoch aufgrund des hohen Polabstandes sehr weitreichendes Magnetfeld. Bei den stärksten bekannten Objekten mit einer weitreichenden Magnetkraft handelt es sich um „Magnetare“. Über 100.000 Kilometer Distanz würden diese Sterne eine Dampfwalze magnetisch anziehen.
Übrigens Mit dem Begriff „Magnet“ werden in der Praxis zumTeil unterschiedliche Produkte verbunden:
hartmagnetische Stoffe Permanentmagnete, wie beschrieben weichmagnetische Stoffe z.B. Ferritkerne, die nur unter Einfluß eines externen Magnetfeldes ein starkes Magnetfeld aufbauen
Elektro-Magnete Systeme mit Stromleitern, die bei Stromfluß ein Magnetfeld aufbauen
