Was sind magnetische Kräfte?

Magnetische Kräfte wirken auf magnetische Objekte oder geladene Teilchen, die sich durch ein Magnetfeld bewegen. Sie werden von der Stärke des Magnetfelds, der Gesamtladung eines Teilchens sowie seiner Geschwindigkeit und Richtung beeinflusst. Die molekularen Strukturen von Permanentmagneten werden während der Bildung so ausgerichtet, dass sie bestimmte Arten von Metallen anziehen. Magnetische Kräfte werden ausgenutzt, wenn Elektrizität in mechanische Rotation umgewandelt wird und umgekehrt.

Das Medium, durch das diese Kräfte übertragen werden, ist das Magnetfeld. Ein Magnetfeld wird mit einem Permanentmagneten oder einem elektrischen Strom erzeugt. Da ein elektrischer Strom ein Strom von sich bewegenden Ladungsträgern wie Elektronen ist, kann er analysiert werden, indem nur ein Teilchen betrachtet wird. Somit erzeugt ein einzelnes Elektron, das sich durch den Raum bewegt, ein Magnetfeld.

Eine häufige Anwendung von Magnetkräften ist der Kühlschrankmagnet, der ein Permanentmagnet ist. Permanentmagnete werden bei der Herstellung einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Dabei werden ihre inneren kristallinen Strukturen so ausgerichtet, dass sie magnetisiert bleiben. Ein Permanentmagnet zieht ferromagnetische Materialien wie Eisen an. Ferromagnetismus ist nur eine Quelle magnetischer Kräfte, wird jedoch in alltäglichen Situationen häufig mit Magnetismus in Verbindung gebracht.

Permanentmagnete üben auch magnetische Kräfte auf andere Magnete aus. Dann werden die Pole der Magnete wichtig. Im Gegensatz zu elektrischen Feldlinien kreisen magnetische Feldlinien immer um und bilden eine geschlossene Schleife. Mit anderen Worten, Magnete haben immer zwei unterschiedliche Pole, die konventionell als Nord- und Südpol bezeichnet werden. Die gleichen Pole zweier verschiedener Magnete stoßen sich ab, während sich entgegengesetzte Pole anziehen.

Eine andere Situation, in der magnetische Kräfte auftreten, besteht darin, dass zwei benachbarte elektrische Ströme im rechten Winkel zueinander verlaufen. Diese Ströme erzeugen ihre eigenen Magnetfelder, aber sie haben unterschiedliche Ausrichtungen, was zu Kräften zwischen den beiden Strömen führt. Je mehr Strom vorhanden ist, desto stärker werden die Kräfte sein.

Die Wechselwirkung zwischen Magneten und elektrischem Strom ist die Grundlage sowohl des elektrischen Generators als auch des Elektromotors. Bei einem Generator dreht eine mechanische Bewegung, die von einem Kraftwerk oder Motor erzeugt wird, eine Komponente mit Magneten darauf. Das sich ändernde Magnetfeld induziert im anderen Teil des Generators einen elektrischen Strom. Wenn das Gerät als Motor verwendet wird, wird der elektrische Strom geliefert. Dieselben magnetischen Kräfte erzeugen ein mechanisches Drehmoment, um die andere Seite des Motors zu drehen.