Wie funktionieren Dauermagneten ?

Hi,

Ein Magnet kann Dinge bewegen, ohne dass man etwas in ihn hineintut.

doch, man benötigt Energie.

Harry

naja, um dinge anzuziehen benötigt ein magnet eigentlich keine energie. ein ferromagnet wird alle magnetischen teile in seiner umgebung anziehen oder abstoßen, ohne das dadurch sein magnetisches verhalten wirklich beieinflußt wird. aber ewig halten die nicht, auch wenn sie permanentmagneten heißen.

stell es dir ein bischen vor, wie wenn du einen elektrostatisch geladenen stab in die nähe eines laufenden wasserhahns hällst, dann wird der strahl abgelenkt. die passier auf grund des dipolcharakters von wassermolekülen.

in ferromagneten gibt es sog. weißsche bezirke, in denen alle atome die gleiche ausrichtung haben, und so ebenfalls einen dipocharakter erhalten. kommt ein stück eisen nun in die nähe eines elekrtomagentischen feldes richten sich diese weißschen bezirke alle an diem feld aus (hysteresekurve). sind alle ausgerichtet ist die sättigung erreicht. das eisenstück ist magnetisch, und wird es auch bleiben, bis es einem neuen magnetischen feld ausgesetzt wird, oder runterfällt.

es gibt aber auch hartmagnete, die herstellungsbedingt ihre ausrichtung nicht ändern (z.b. AlNiCo)

nun bekommt man aber eigentlich nichts geschenkt. das mit der anziehung funktioniert ja nur einmal, dann ist ja wieder energie gefragt.

im LS wird mit dem anliegenden strom das magnetfeld benutzt, die spule zu bewegen (++ / -- stoßen sich ab +- zieht sich an)

korrigiert mich, wenn ich falsch liege, es sollte aber so passen. (als kurzantwort natürlich)

Kannst auch mti nem magneten dein auto bewegen...nur iwer muss den magneten immer vorwegziehen oder hinterm auto herschieben...geht also ohne externe Energie nicht.
Außerdem muss ein Magnet auch erst Magnetisiter werden.
Und ein Perpetum Mobile gibts nicht, wird es nicht geben und geht auch nicht(ok, einen fall gibt es wo mehr rauskommt als reingeht aber der hat hier keine relevanz ).


Was ich mich eher frage ob die Feldenergie eines Magneten eine konservative Energie ist oder nicht. Streng genommen ja nicht...kann da einer helfen?

stimmt, perpetuomobile gibt es nicht, mit einem magneten kann man da aber theoretisch je nach aufbau sehr nah dran kommen. sprich magnete können sehr effizient sein.

Das war doch schon mal sehr erhellend, ausser Harry, der mal wieder sehr ökonomisch mit seiner Bandbreite umgeht

Eine Frage, die sich anschliesst ist, wie lange hält dann ein Ferritmagnet z.B.

Lutz

einmal magnetisiert`?

lange sehr lange, man denke an das magnetfeld der erde... aber wie gesagt, nicht runterfallen lassen! das kann die weißschen bezirke wieder umordnen, oder besser sich wieder anders ausrichten lassen.

um es genauer zu nehmen: durch das umklappen der wießschen bezirke beim magnetisieren entstehen spannungen im gefüge des wekstücks. diese spannungen bauen sich mit der zeit wieder ab. wir reden hier aber (abgesehen von einem recht 'schnellen' anfänglichen abbau der magnetisierung) über eine fast nicht messbare abnahme. nicht messbar, weil es sehr lange dauert.

EDIT:

bei speziell hergestellten hartmagneten, wie alnicos gibt es ja keine spannungen, wenn die ausrichtung nach der herstellung nciht verändert wird, da bei der herstellung aus pulvern die weißschen bezirke alle gleich ausgerichtet werden, sie halten also theoretisch ewig, es sei denn sie werden umgepolt, oder werden mechanisch belastet.

Hi,

Eine Frage, die sich anschliesst ist, wie lange hält dann ein Ferritmagnet z.B.

so als Beispiel: Alnicos aus den Fünfzigern sind wohl teilweise inzwischen am Ende und müssten neu magnetisiert werden. Ferritmagnete: gute Frage, da kommts ja auch immer drauf an, welches Grundmaterial genutzt wurde, obs mal zu warm wurde oder "Gewalt" im Sinne eines Falls etc. zugefügt wurde. Aber einige Jahrzehnte sollte sowas halten, evtl. sogar länger.

Harry

alnicos aus den 50ern werden aber immernoch ein magnetisches feld haben, es wird nur ncihtmehr so stark sein. ich war der meinung, die halten deutlich länger als 50 jahre, mit akzeptabler magnetisierung. chassis von damals funktionieren ja auchnoch (zumindest, was den magneten angeht...)

stimmt, thermische belastung hatte ich ja ganz vergessen...

wenn da ferritmagnet steht, gehe ich mal von eisen als grundmaterial aus, sonst stünde da ja ferromagnet.

wollen wir uns lieber auf weich- und hartferromagneten einigen als begriffe, das ist eindeutiger.

Dann nehmen wir doch "einfach" Neodym

Halbwertszeit ?

Lutz

Hi,

Halbwertszeit ?

Radioaktivität in Unterhaltungselektronik...?

Harry

ich glaube das kann man nicht pauschalisieren, da sich die magnetisierung in einer optimalen umgebung, bei optimaler verteilung der weißschen bezirke nicht abbaut.

sie baut sich auf grund von inneren spannungen und äußeren einflüssen ab, ohne andere magnetfelder, mechanische belastung, wärme etc werden sich die dipole nicht anders orientieren, wieso sollten sie auch, wenns energetisch günstig ist.

halbwertzeit hat nicht nur was mit radioaktiven stoffen zu tun, aber bei magneten gibt es die soweit ich weiß nicht.

@ TE
nimm man einen reinen Neodym-Eisen-Bor magneten (magnetisiert versteht sich) und erhitze ihn auch über 80°C und dann nähr dich nochmal dem kühlschrank...

jrehhofj schrieb:

halbwertzeit hat nicht nur was mit radioaktiven stoffen zu tun, aber bei magneten gibt es die soweit ich weiß nicht.

Ich fand die Vorlage so schön. Zur Haltbarkeit von Neodym weiß ich nichts Näheres, i.d.R. ist es aber empfindlicher gegenüber Hitze oder Stößen.

Harry

Ich denke, dass Magnete für immer ihre magnetische Wirkung behalten, wenn von außen keine Magnetkräfte wirken. Die "Elementarmagneten" haben keinen Grund sich zu drehen.
Bei auf der ERDE befindlichen Magneten wirkt jedoch z.b. immer das Erdmagnetfeld. d.h. in hunderten jahren (oxidation ausgeschlosssen und immer die gleiche Ausrichtung zum Erdfeld) wird der Magnet entweder sein Magnetfeld in Richtung der Erdemagnetfeldlinien gedreht haben (bei gleicher Stärke) oder es wird schwächer bis es so stark ist wie das Erdfeld und die gleiche Ausrichtung besitzt.

mfg

Is scho lustig, gell

Was heißt jetzt "in der Regel", also i.d.R. "Hitze oder Stößen", gegenüber empfindlich sein ?

Ist mir zu allgemein.

Lutz

Neodym sind extrem beständig gegenüber z.b. Vibrationen also auch Stößen, werden nämlich z.b. in Schwungrädern von Motorsägen zur Stromerzeugung eingesetzt.
Temperaturbeständigkeit ist auch über Jahre besser geworden, genaueres dazu weiß ich jedoch nicht.

in der regel soll wohl soviel heißen wie sie sind empfindlich gegenüber stößen und wärme!

was bananana schreibt stimmt eben nur zum teil, da mechanische und thermische belastung ebenfalls einen riesigen einfluß auf die haltbarkeit bzw die magnetisierung von magneten haben. außerdem werden sich die wenigsten magneten, wenn man sie einfach irgendwo liegen läßt, wirklich nach dem erdmagnetfeld ausrichten, da das erdmagnetfeld viel schwächer ist, als die durch die ausrichtung hervorgerufenen inneren spannungen im material. soll heißen: das umklappen der weißschen bezirke erfordert eine gewisse kraft / energie, und diese kann vom erdmagnetfeld nicht aufgebracht werden. vergleichbar wäre das mit der kristalländerung von austenit zu martensit beim Stahl.

Ich habe ja geschrieben, dass oxidation und andere einflüsse aussen vorgelassen es möglich wäre, bzw ich denke dass in 100ten jahren eben das passieren kann. Dabei genügt es ja wenn nach und nach einzelne weißsche Bezirke ihre Richtung ändern. Oder es passiert eben garnichts.
Zum thema Vibration: Mein Vater entwickelt Motorsägen, da sind eben diese Seltene-Erde-Magneten drin. Aufgrund von Hltbarkeit und Stärke.

sind nicht so ziemlich alle hartmagnete mit seltenen erden versetzt?

es wird nach 100ten von jahren darauf hinauslaufen, dass der eine weißsche bezirk +20° zum erdmagnetfeld steht, und der nächte -30°... (also beispielhaft) so richten sich die einzelnen bezirke soweit es der platz eben hergibt aus, und nach außen hin hat der magnet keine nennenswerte magnetisierung mehr, da die weißschen bezirke alle wie wild verteilt sind.

es stimmt schon, dass die hartmagnete immer besser werden, lange gibt es diese herstellungsverfahren ja auch noch nicht (also <100 jahre). aber Tc von ca. 200° bei Neodym ist ja fast garnichts (das reicht ja kaum für LS) alnico liegt höher, ist aber glaube ich stoßempfindlicher... also am besten man belastet den magneten nicht zusehr, sonst muß man sich einen riesigen e-magneten suchen, um das wieder hin zu bekommen


Darf man denn eigentlich mal fragen worum es eigentlich geht?

Vllt will er n rießen Chassis bauen... hat das mal jemand gemacht? Ich mein was großes zusammen schweißen, ein paar 1000 Seltene-Erde-Magnete reinkleben und ein großen Elektromagneten dazwischen basteln als membran vllt ein Trampolinnetz, noch ein wenig verstärken und luftdichtmachen?^^

jrehhofj schrieb:

Darf man denn eigentlich mal fragen worum es eigentlich geht?

Die Frage ist ja mal berechtigt

"Wie funktionieren Dauermagneten und kriegt man etwas geschenkt"

Meine konkreten Fragen sind wohl im Prinzip schon in Post 3 beantwortet.

das mit der anziehung funktioniert ja nur einmal, dann ist ja wieder energie gefragt.

Lutz

aber dann frag doch lieber mal gezielter, um welche magneten es dir geht, um welchen einsatzzweck, und welche belastungen, ich meine ich kann hier stunden drüber referieren, habe auch allerlei lesestoff dazu, habe jetzt aber der einfachheit halber aus dem kopf geschrieben, ohne viel nachzuschlagen. sollte material erwünscht sein, kann ich ja vielleicht das ein oder andere verschicken (veröffentlichen geht wohl nicht...)

aber dann frag doch lieber mal gezielter

Hi,

mir ging es nicht um ein bestimmtes Ziel!

Mir geht es tatsächlich um die Frage, welche Kräfte da wirken. Das würde ich gerne verstehen.

Ich habe ja das Beispiel mit den Metallspänen gebracht, die sich auf den Magneten zubewegen. Irgendwo muss da Energie gespeichert sein oder?

Was mich einigermassen verwirrt ist, dass Magnet und Späne sich im Weltraum aufeinander zubewegen würden.

Unvorstellbar

Grüsse Lutz

lui551 schrieb:

Was mich einigermassen verwirrt ist, dass Magnet und Späne sich im Weltraum aufeinander zubewegen würden. Unvorstellbar

Was ist daran unvorstellbar? dein Satelliten Fernsehen sind auch nur elektromagnetische Strahlen die von einem Satelliten gesendet werden der in einer Umlaufbahn um die erde ist.
Warum sollte "da oben" also der Magnet nicht funktionieren?
Satelliten benutzen sogar z.t. Magnetfelder in ihren Antrieben(z.b. ionentriebwerk)

Hi,

Irgendwo muss da Energie gespeichert sein oder?

ja, natürlich! Magnete müssen ja erstmal "magnetisiert" werden, was immer einen Energieaufwand bedeutet. Selbst das Erdmagnetfeld funktioniert nicht "einfach so". Wobei man sich da nicht wirklich sicher ist, wie es denn genau funktioniert.

Harry

Aber warum funktioniert der Magnet?

Das mit den Sateliten wusste ich nicht => Ionentriebwerk

Der Vergleich mit dem Satelitenfernsehen hinkt etwas, weil ich keins habe. Aber auch, weil ich da nur Bilder empfangen kann und keine Metallspäne.

Lutz

ich glaube er meint das anders...

erde und mond ziehen sich ja auch an.
bei magneten wirkt die elektronenbesetzung der d schale. wenn jetzt das ganze gitter so ausgerichtet ist, dass die besetzten orbitale alle in eine richtung zeigen (ich verweise hier mal auf die quantenzahlen, bahndrehiumpuls und eigendrehimpuls) dann entsteht dadurch eine elekromagentische polung, welche ein magnetfeld bildet.

in den meisten stoffen sind die orbitale frei ausgerichtet, d.h. sie folgen keiner richtung, sind nicht besetzt, oder zu voll besetzt, um solche effekte zu bilden. bei magneten sind diese effekte sehr stark. 'friert' man diese orientierung jetzt wie bei dauermagneten ein, dann bleibt das feld so bestehen. es ist im dem sinne kein speicher vopn energie (das ganze teil könnte energetisch gesehen neutral sein) es ist vielmehr eine ausrichtung von vorhandenen ladungsträgern. deswegen verbrauchen sich auch magneten theoretisch nciht.

wie gesagt, massen ziehen sich ja auch an, ohne das energie nötig ist.

gegensätzliche ladungen ziehen sich ja auch an, ohne das energie übertragen wird, oder verlohren geht (aber im gegensatz zu magneten hört das bei berührung auf...)

Wenn du dir nicht vorstellen kannst, dass Magnetismus funktioniert...
wie kannst du dir dann noch viel unglaublichere Dinge erklären, zB dass du auf der Erde stehen bleibst?
Oder Atome beieinander bleiben... Moleküle bilden und schlussendlich dein Gehirn zusammensetzen, welches dir erlaubt diese Frage zu stellen?

Hier was interessantes zum Thema Magnetismus und die Kräfte, die dabei entstehen

http://www.youtube.com/watch?v=bc4xZfCn8Bw

in der uni hatten wir ein interessantes experiment, bei welchem wir einer stehenden münze einen starken dauermagneten ganz langsam angenährt haben. die münze war kein bichen magnetisch (im sinne von da hält ein magnet dran) und trotzdem hat sich die münze in richtung des magneten geneigt. war ein interessanter versuch zum paramagentismus (wenn ich mich nicht irre).

ebenfalls interessant:
legnt man die selbe münze auf einen tisch, und fährt recht schnell mit dem dauermagneten unter der tischplatte entlang, bewegt sich die münze. dies resultiert aus einem durch die bewegung induzierten magnetfeld...

EDIT: ich habs nicht ausprobiert, aber theoretisch müßte das klappen: wenn man einen starken dauermagneten an einen wasserstrahl hällt (also 1 cm abstand oder so) dürfte der auch abgelenkt werden. da sich dann die dipole des wassers so ausrichten, wie die winzigen dipole im magneten.

EDIT 2: die verwendeten münzen waren glaube ich reinstalu, für die die es interessiert. also leere d schale und kein bischen ferromagnetisch.

Danke für die Grundlagen-Videos. Damit hab ich jetzt zur Srafe eine Weile zu tun

Lutz

Hallo

@ jrehhofj

ich habs nicht ausprobiert, aber theoretisch müßte das klappen: wenn man einen starken dauermagneten an einen wasserstrahl hällt (also 1 cm abstand oder so) dürfte der auch abgelenkt werden. da sich dann die dipole des wassers so ausrichten, wie die winzigen dipole im magneten.

habe grade einen Neodymmagneten bei ca. 0,5mm abstand an einen Wasserstrahl gehalten (und ich glaube das ist richtig stark ;)) ! und der Wasserstrahl bewegt sich tatsächlich im ca. 1mm auf 10cm vom ursprünglichen strahl weg.

Ich hätte das mit der Elektronen bewegung und Lorentz-Kraft erklärt.

Jedoch beim umdrehen ( umpolen ) des Magneten, bewegt sich der Strahl wieder vom Magneten weg ! und nicht auf ihn zu.
Hat jemand vlt einen lösungsvorschlag ?

Btw. ich glabe das energieproblem hat noch keiner so richtig gelöst

Die energie befindet sich schon im potenzialfeld. Wenn nun ein metall angezogen gewinnt es energie ( klar : geschwindigkeit, potentielle etc. )
Jedoch muss man auch energie "aufwenden" um den gegenstand von dem magneten abzuziehen

mfg Jakob

nein, das energieproblem ist in sofern gelöst, las dass sich keine energie bewegt, und damit kein 'energieverlust' auftritt. unterschiedlich geladene teilchen ziehen sich auf grund von coulombkräften an...

cool, dass das mit dem wasserstrahl klappt... ich bin aber davon ausgegangen, dass man nicht vorhersagen kann, ob sich das wasser wegbewegt, oder angezogen wird... die polung beim magneten ist klar, aber die wassermoleküle können sich ja frei ausrichten...

hat dazu jemand eine theorie?

der effekt heißt im übrigen hall-effekt, wenn es um magnetfelder geht.

Möglicherweiße die "Richtung" der Magnetfeldlinien wenn man auf dem Wasser einen Korken mit nadel schwimmen lässt, dann bewegt er sich auch immer in Richtung eines Pols, die Feldlinien "ziehen" ihn also mit.
Vllt ist das beim Magneten genauso, dass die Feldlinien einmal vom Magneten in Richtung des Wassers gehen es also wegdrücken und einmal vom Wasser zum Magneten, es also mitziehen?

mfg