Ein Hufeisenmagnet ist ein U-förmiges Metallobjekt, das ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld ist unsichtbar, ist aber für die bemerkenswerte Anziehungskraft eines Magneten auf andere Metallgegenstände verantwortlich. Es ist eine Art von Permanentmagnet, was bedeutet, dass er magnetisiert bleibt, im Gegensatz zu einem Elektromagneten, dessen Magnetfeld gestartet und gestoppt werden kann.
Ursprünglich wurde der Hufeisenmagnet als Alternative zum deutlich schwächeren Stabmagneten hergestellt. Seine Hubkraft ist im Vergleich zu einem Stabmagneten verdoppelt, da seine beiden Magnetpole in die gleiche Richtung zeigen. Für industrielle Anwendungen wurden sie größtenteils durch noch stärkere Magnete ersetzt, sind aber immer noch effektiv für Anwendungen wie Demonstrationen im Klassenzimmer und das Aufnehmen kleiner Metallgegenstände.
Hufeisen- und U-förmige Magnete gibt es in jeder Größe und Tragkraft zu ebenso unterschiedlichen Preisen. Richtig gehalten können sie ihre Anziehungskraft über Jahrzehnte halten. Sie sind häufig genug, dass ein roter U-förmiger Magnet das universelle Symbol für Magnete ist, das auf der ganzen Welt bekannt ist.
In einem Elektromagneten wird das Magnetfeld durch Elektrizität erzeugt, die sich durch einen Draht bewegt. In einem Hufeisenmagneten wird der Magnetismus auf die gleiche Weise erzeugt, dh durch die Bewegung von Elektronen. Ein grundlegendes Verständnis der Struktur von Atomen ist hilfreich, um diese Idee zu verdeutlichen. Die meisten Elektronen umkreisen den Kern eines Atoms paarweise, und jedes Elektron hat einen „Spin“, ob nach oben oder unten, der ein winziges Magnetfeld erzeugt. Die Spins gepaarter Elektronen gehen in entgegengesetzte Richtungen und heben sich gegenseitig auf. Mit anderen Worten, es gibt kein Nettomagnetfeld.
Atome von ferromagnetischen Elementen wie Eisen haben einige ungepaarte Elektronen. Dies bedeutet, dass ihr Spin nicht durch ein anderes Elektron ausgeglichen wird, was dem Atom ein Nettomagnetfeld verleiht. Der Magnetismus eines ganzen Magneten kommt von der Ausrichtung der Bewegung dieser ungepaarten Elektronen in all seinen Atomen. Je mehr ungepaarte Elektronen in einem Element vorhanden sind, desto stärker kann der Magnetismus dieses Elements sein.
Die magnetischen Eigenschaften der Materie können auf vielfältige Weise genutzt werden. Hufeisen und viele andere Arten von Magneten werden im täglichen Gebrauch verwendet, z. B. um eine Notiz an einen Kühlschrank zu kleben oder Metallgegenstände aufzuheben. Sie werden auch in einer Reihe von traditionellen und alternativen medizinischen Behandlungen für alles von Arthritis bis hin zu schlechter Durchblutung verwendet. Die Datenspeicherung in Kreditkarten und Computern ist vielleicht die häufigste moderne Anwendung von Magnetismus.