Was ist der Unterschied zwischen einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten?
Bei einem Elektromagneten wird das Magnetfeld durch elektrischen Strom in einer Drahtspule erzeugt und von einem Weicheisenkern verstärkt.
Sobald der Strom ausgeschaltet wird, verliert der Weicheisenkern seine Magnetisierung.
Ein Permanentmagnet besteht aus ferromagnetischem Material, das durch ein starkes externes Magnetfeld magnetisiert wird.
Das verwendete hartmagnetische Material behält einen Teil seiner Magnetisierung, nachdem das externe Magnetfeld ausgeschaltet wird.
Anmerkung: Wir führen in unserem Shop lediglich Permanentmagnete, keine Elektromagnete.
Inhaltsverzeichnis
Magnetfelder (B-Felder) allgemein
Alle Magnetfelder (B-Felder) werden durch bewegte elektrische Ladungen, also elektrische Ströme erzeugt. Schon ein einziges bewegtes Elektron erzeugt ein B-Feld.Elektromagnete
Ein Draht, in dem ein Strom (bewegte Elektronen) fließt, erzeugt ein Magnetfeld in seiner Umgebung.
Die Stärke des Magnetfeldes hängt von der Stromstärke und der Form des Drahtes ab.
Jeder stromdurchflossene Draht ist im Grunde genommen ein Elektromagnet.
Der orange Pfeil zeigt in die technische Stromrichtung.
Sie ist aus historischen Gründen der Bewegungsrichtung der Elektronen entgegengesetzt.
Spulen
Biegt man den stromdurchflossenen Draht zu einem Kreis, so erzeugt das ein Magnetfeld mit Polen (siehe Bild). Ein Kreisstrom bildet also einen Magneten mit Nord- und Südpol.In gebräuchlichen Elektromagneten wird der Draht zu einer oft mehrlagigen Spule gewickelt, die auch Solenoid
genannt wird.
Eine Drahtspule mit Nord- und Südpol
Weicheisenkern (grau) mit Spule (orange)
Weicheisenkern
Meistens wird bei Elektromagneten ein Weicheisenkern in die Spule gesteckt, was sein Magnetfeld beträchtlich verstärkt. Dies deshalb, weil das Magnetfeld in der Spule den Weicheisenkern magnetisiert, also zu einem zusätzlichen Magneten macht. Der Weicheisenkern verliert nach dem Abschalten des Stromes seine Magnetisierung wieder. Dies ist erwünscht, da man so den Magneten ein- und ausschalten kann.Weich- und hartmagnetisches Eisen
Die Bezeichnung „weich“-magnetisch rührt daher, dass mechanisch weiches Eisen seine Magnetisierung verliert, während mit Kohlenstoff angereichertes, mechanisch hartes Eisen (Stahl) einen Teil der Magnetisierung behält. Man spricht von Remanenz. „Remanere“ ist lateinisch und heißt „zurückbleiben“. Man bezeichnet Material mit hoher Remanenz als „hartmagnetisch“.Mit stromdurchflossenen Solenoiden werden übrigens Permanentmagnete wie auch unsere Supermagnete magnetisiert, die alle aus hartmagnetischen Materialien bestehen.
Permanentmagnete
Elektron mit Spin: ein mikroskopischer Magnet
Elektronenspins
Auch bei Permanentmagneten werden die B-Felder durch Ströme erzeugt. Diese Ströme sind aber keine makroskopischen Ströme, bei denen geladene Teilchen in eine Richtung fließen, sondern mikroskopische elektrische Ströme. Diese mikroskopischen Ströme entstehen im Falle des Ferromagnetismus durch die Drehungen von gewissen Elektronen im Material um sich selbst (Elektronenspins). Ein Elektronenspin kann als mikroskopisch kleiner Kreisstrom aufgefasst werden.Stärke von Elektro- und Permanentmagneten
Die Stärke des Magnetfeldes eines Elektromagnets hängt vom Kernmaterial, von der Anzahl Wicklungen des Solenoids und von der Stromstärke ab. Bei genügender Stromstärke kann ein Elektromagnet ein deutlich stärkeres Magnetfeld entwickeln als ein Permanentmagnet.
Links: ein Permanentmagnet mit Feldlinien.
Rechts: ein Elektromagnet mit Stromquelle (links), Solenoid (orange) und Weicheisenkern (Mitte)
Weiterführende Informationen zu diesem Thema finden Sie bei den folgenden Links:
und ganz allgemein unter Magnetismus A-Z.