Erfahren Sie, welche Metalle magnetisch sind und warum

Einige magnetische Metalle sind anders als andere

Magnete sind Materialien, die Magnetfelder erzeugen, die bestimmte Metalle anziehen. Jeder Magnet hat einen Nord- und einen Südpol. Gegenüberliegende Pole ziehen sich an, während sich ähnliche Pole abstoßen.

Während die meisten Magnete aus Metallen und Metalllegierungen hergestellt werden, haben Wissenschaftler Möglichkeiten entwickelt, Magneten aus Verbundwerkstoffen, wie magnetischen Polymeren, zu erzeugen.

Was erzeugt Magnetismus

Magnetismus in Metallen wird durch die ungleiche Verteilung von Elektronen in Atomen bestimmter Metallelemente erzeugt.

Die unregelmäßige Rotation und Bewegung, die durch diese ungleiche Verteilung von Elektronen verursacht wird, verschiebt die Ladung innerhalb des Atoms hin und her und erzeugt magnetische Dipole.

Wenn sich magnetische Dipole ausrichten, erzeugen sie eine magnetische Domäne, eine lokalisierte magnetische Fläche, die einen Nord- und einen Südpol aufweist.

In unmagnetisierten Materialien stehen magnetische Domänen in unterschiedlichen Richtungen und heben sich gegenseitig auf. Während in magnetisierten Materialien die meisten dieser Domänen ausgerichtet sind und in dieselbe Richtung zeigen, erzeugt dies ein magnetisches Feld. Je mehr Bereiche sich zueinander ausrichten, desto stärker ist die magnetische Kraft.

Arten von Magneten

• Permanentmagnete (auch als Hartmagnete bezeichnet) sind solche, die ständig ein Magnetfeld erzeugen. Dieses Magnetfeld wird durch Ferromagnetismus verursacht und ist die stärkste Form des Magnetismus.
• Temporäre Magnete (auch als weiche Magnete bekannt) sind nur magnetisch, während sie in der Gegenwart eines Magnetfeldes sind.
• Elektromagnete benötigen einen elektrischen Strom, um durch ihre Spulendrähte zu fließen, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Die Entwicklung von Magneten

Griechische, indische und chinesische Schriftsteller dokumentierten vor mehr als 2000 Jahren grundlegendes Wissen über Magnetismus. Das meiste dieses Verständnisses basierte auf der Beobachtung der Wirkung von lodestone (ein natürlich vorkommendes magnetisches Eisenmineral) auf Eisen.

Erste Forschungen über Magnetismus wurden bereits im 16. Jahrhundert durchgeführt, die Entwicklung moderner hochfester Magnete fand jedoch erst im 20. Jahrhundert statt.

Vor 1940 wurden Permanentmagnete nur in grundlegenden Anwendungen wie Kompasse und elektrische Generatoren namens Magnetos verwendet. Die Entwicklung von Aluminium-Nickel-Kobalt (Alnico) -Magneten ermöglichte den Austausch von Elektromagneten in Motoren, Generatoren und Lautsprechern durch Permanentmagnete.

Die Herstellung von Samarium-Kobalt (SmCo) -Magneten in den 1970er Jahren erzeugte Magnete mit doppelt so viel magnetischer Energiedichte wie alle bisher verfügbaren Magneten.

Zu Beginn der 1980er Jahre führte die weitere Erforschung der magnetischen Eigenschaften von Seltenerdelementen zur Entdeckung von Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) -Magneten, was zu einer Verdopplung der magnetischen Energie über SmCo-Magneten führte.

Seltene-Erden-Magnete werden heute in allen Bereichen von Armbanduhren und iPads bis hin zu Hybridfahrzeugmotoren und Windturbinengeneratoren eingesetzt.

Magnetismus und Temperatur

Metalle und andere Materialien haben unterschiedliche magnetische Phasen, abhängig von der Temperatur der Umgebung, in der sie sich befinden. Infolgedessen kann ein Metall mehr als eine Form von Magnetismus aufweisen.

Eisen zum Beispiel verliert seinen Magnetismus und wird paramagnetisch, wenn es über 770 ° C (1418 ° F) erhitzt wird. Die Temperatur, bei der ein Metall seine magnetische Kraft verliert, wird Curie-Temperatur genannt.

Eisen, Kobalt und Nickel sind die einzigen Elemente, die - in Metallform - Curie-Temperaturen über Raumtemperatur haben.

Daher müssen alle magnetischen Materialien eines dieser Elemente enthalten.

Gemeinsame ferromagnetische Metalle und ihre Curie-Temperaturen