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Grundwissen

Modell der Elementarmagnete

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Modellhaft können wir ein Magneten immer weiter in Magnete zerteilen, bis wir kleinste, unteilbare Elementarmagnete haben. Auch diese haben jeweils Nord- und Südpol.
  • Mit Hilfe des Modells der Elementarmagnete kannst du viele Phänomene erklären: das Magnetisieren von Eisen, das  Entmagnetisieren durch Erhitzen und das Entmagnetisieren durch Erschütterung.

Vorstellung von Elementarmagneten

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Zerbrechen eines Magnets ergibt zwei kleinere Magnete

Wenn du einen Magnet teilst, so entstehen zwei neue Magnete. Beide neuen Magnete haben, wie der ganze Magnet zu Beginn, auch jeweils einen Nordpol und einen Südpol. Denkst du dir sich diesen Prozess der Teilung sehr oft fortgesetzt, so kannst du die Vermutung (Hypothese) aufstellen, dass die kleinsten Elemente eines Magneten wiederum Magnete sind. Die kleinsten, unteilbaren Elemente eines Magneten nennt man Elementarmagnete. Alle Elementarmagnete hat natürlich nach wie  vor einen Nordpol und einen Südpol.

Modell der Elementarmagnete

Mit Hilfe dieser Vorstellung, kannst du dir eine Reihe magnetischer Erscheinungen gut vorstellen und erklären, auch wenn sich in der Praxis keine solchen Elementarmagnete finden lassen. In der Physik bezeichnen wir so etwas als Modell. Im Fall der Elementarmagnete ein sog. Gedankenmodell, da das Modell rein auf unseren Gedanken beruht. 

Im Weiteren benutzen wir neben diesem Gedankenmodell auch noch ein materielles Modell: In ein Reagenzglas füllen wir viele Eisenfeilspäne und verschließen es mit einem Korken. Das Reagenzglas stellt in unserem materiellen Modell den gesamten Magneten dar. Jeder Eisenfeilspan im Inneren symbolisiert einen Elementarmagneten.

Objekt- und Modellverhalten

Magnetisieren

Abb. 2 Magnetisieren eines Weicheisenstabes durch Vorbeistreichen eines Permanentmagneten

Ein Weicheisenstab wird durch Bestreichen mit einem Permanentmagneten magnetisiert.

Abb. 3 Magnetisieren eines Kollektivs von Eisenfeilspänen durch Vorbeistreichen eines Permanentmagneten

Durch Bestreichen mit einem Permanentmagneten werden die magnetischen Eisenfeilspäne in einem Reagenzglas geordnet und das Kollektiv nach außen magnetisch.

Überprüfung: Im unmagnetisierten Zustand kann man die Abstoßung einer Kompassnadel erreichen, indem man z.B. den Nordpol des Magneten dem Nordpol der Kompassnadel nähert.

Entmagnetisieren

Abb. 4 Entmagnetisieren eines magnetisierten Kollektivs von Eisenfeilspänen durch Schütteln

Entmagnetisierung des Modellmagneten

Man kommt unschwer auf die Idee, dass eine Entmagnetisierung des Modellmagneten durch ein Schütteln (Energiezufuhr) möglich ist.

Dies liefert auch die Idee dafür, wie man beim Weicheneisenstab bei der Entmagnetisierung vorzugehen hat.

Abb. 5 Entmagnetisieren eines magnetisierten Weicheisenstabes durch Energiezufuhr in Form von Stößen

Entmagnetisierung des Objektes

Ähnlich wie beim Modellmagneten muss dem magnetisierten Eisenstab Energie zugeführt werden, wenn es zur Entmagnetisierung kommen soll. Dies kann z.B. durch das Klopfen mit einem (unmagnetischen) Hammer ...

Abb. 6 Entmagnetisieren eines magnetisierten Weicheisenstabes durch Energiezufuhr in Form von Wärme

... oder durch starke Erwärmung des Weicheisenstabes geschehen.

Überprüfung: Im unmagnetisierten Zustand stößt sowohl der Eisenstab als auch das gefüllte Reagenzglas keinen der Pole einer Kompassnadel ab sondern zieht diese aufgrund magnetischer Influenz an.