Magnetfeld einfach erklärt: Pole, Feldlinien und Versuche

Wie entsteht ein Magnetfeld?

Bei einem Permanentmagneten hängt das Magnetfeld vor allem mit den magnetischen Momenten der Elektronen und ihrer Anordnung im Material zusammen.

In ferromagnetischen Stoffen wie Eisen, Nickel oder Cobalt entstehen kleine Bereiche, die als magnetische Domänen bezeichnet werden. Sind die Domänen unterschiedlich ausgerichtet, heben sich ihre Wirkungen zum großen Teil auf.

Beim Magnetisieren richten sich mehr Domänen in dieselbe Richtung aus, und der Gegenstand beginnt ein ausgeprägtes Magnetfeld zu erzeugen.

Elektromagnetisches Feld

Ein Magnetfeld entsteht auch um einen Leiter, durch den elektrischer Strom fließt. Wird der Leiter zu einer Spule gewickelt, überlagern sich die Felder der einzelnen Windungen und verstärken sich im Inneren der Spule.

Auf diesem Prinzip beruhen beispielsweise:

• Elektromagnete,
• Elektromotoren,
• Transformatoren,
• Relais,
• Lautsprecher,
• Generatoren.

Warum ziehen sich Magnete an oder stoßen sich ab?

Ein Magnet besitzt zwei Polbereiche:

• den Nordpol N,
• den Südpol S.

Nähert man Nord- und Südpol aneinander an, entsteht eine Anziehungskraft. Werden zwei Nordpole oder zwei Südpole einander angenähert, stoßen sich die Magnete ab.

Was sind magnetische Feldlinien?

Magnetische Feldlinien sind gedachte Linien, mit denen Richtung und Form eines Magnetfelds dargestellt werden.

Für sie gilt:

• Sie bilden geschlossene Schleifen.
• Außerhalb des Magneten verlaufen sie vom Nordpol zum Südpol.
• Im Inneren des Magneten verlaufen sie zurück zum Nordpol.
• Sie kreuzen sich nicht.
• Dichter beieinanderliegende Linien stellen ein stärkeres Feld dar.

Die Form des Felds lässt sich einfach mit Eisenfeilspänen oder einem kleinen Kompass beobachten.

Konstantes und veränderliches Magnetfeld

Konstantes Magnetfeld

Seine Stärke und Richtung ändern sich an einem bestimmten Ort nicht mit der Zeit. Es wird beispielsweise von einem ruhenden Permanentmagneten oder einer mit konstantem Strom gespeisten Spule erzeugt.

Veränderliches Magnetfeld

Seine Stärke oder Richtung verändert sich im Laufe der Zeit. Es kann beispielsweise entstehen:

• wenn Wechselstrom durch eine Spule fließt,
• wenn sich ein Magnet relativ zum Messort bewegt,
• beim Ein- und Ausschalten eines Elektromagneten.

Ändert sich der magnetische Fluss durch einen elektrischen Stromkreis, kann darin eine elektrische Spannung induziert werden. Dieses Phänomen heißt elektromagnetische Induktion.

Rechte-Hand-Regel

Die Richtung des Magnetfelds um einen stromdurchflossenen Leiter lässt sich mit der Rechte-Hand-Regel bestimmen:

1. Umfassen Sie den Leiter gedanklich mit der rechten Hand.
2. Richten Sie den Daumen in die technische Stromrichtung.
3. Die gekrümmten Finger zeigen die Richtung der magnetischen Feldlinien an.

Bei einer Spule folgen die Finger der rechten Hand den Windungen in Stromrichtung. Der Daumen zeigt die Richtung des Magnetfelds im Inneren der Spule und die Lage ihres Nordpols an.

Einfaches Experiment mit Eisenfeilspänen

1. Legen Sie den Magneten auf eine ebene Fläche.
2. Decken Sie ihn mit Papier oder einer dünnen Kunststoffplatte ab.
3. Streuen Sie vorsichtig eine kleine Menge Eisenfeilspäne darauf.
4. Klopfen Sie leicht auf die Unterlage.
5. Die Späne richten sich entlang des Magnetfeldverlaufs aus.

Ausgewählte Magnete für praktische Anwendungen

Für Tafeln und Dokumente

Farbiger Rundmagnet 26 × 5 mm

Schwächerer blauer Ferritmagnet zum Befestigen von Papier, Umschlägen und Fotos an einer geeigneten Magnettafel oder Stahloberfläche.

• Durchmesser 26 mm
• Höhe 5 mm
• Abreißkraft 3 N
• Abreißkraft etwa 0,3 kg
• Gewicht 12,65 g
• Isotroper Ferrit
• Blaue Ausführung
• Produktcode 60016

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Kompakter Neodym-Magnet

Neodym-Zylindermagnet 10 × 1,5 mm

Dünner Neodym-Magnet für leichte Verschlüsse, Modellbau und kleine technische Projekte.

• Durchmesser 10 mm
• Höhe 1,5 mm
• Abreißkraft 9,9 N
• Abreißkraft etwa 0,99 kg
• Gewicht 0,9 g
• Magnetgüte N35
• Vernickelte Oberfläche
• Temperaturbeständigkeit bis 80 °C
• Produktcode 24048

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Ferritquader

Ferrit-Quadermagnet 30 × 20 × 6 mm

Anisotroper Ferritmagnet für einfache Halterungen, Schulversuche und weniger anspruchsvolle technische Anwendungen.

• Abmessungen laut Name und Bezeichnung 30 × 20 × 6 mm
• Abreißkraft 14 N
• Abreißkraft etwa 1,4 kg
• Gewicht 17,45 g
• Anisotroper Ferrit MF35
• Temperaturbeständigkeit bis 250 °C
• Produktcode 10342

Hinweis: Die Parametertabelle auf der Produktseite zeigt derzeit andere Abmessungen als der Produktname und die Bezeichnung. Klären Sie die Abmessungen vor der Bestellung mit dem Verkäufer.

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Häufig gestellte Fragen

Zusammenfassung

Magnetfelder entstehen sowohl um Permanentmagnete als auch um stromdurchflossene Leiter. Bei einem Permanentmagneten hängen sie mit der Anordnung der magnetischen Momente der Elektronen im Material zusammen.

Magnetische Feldlinien bilden geschlossene Schleifen. Ungleiche Pole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab. Die Feldrichtung um einen Leiter oder eine Spule lässt sich mit der Rechte-Hand-Regel bestimmen.