Meine Damen und Herren, es freut mich, dass Sie Interesse haben an magnetischen Werkstoffen

und ich möchte mit Ihnen heute das eine oder andere besprechen.

Beginnen möchte ich mit einigen Dingen, die wir aus dem Alltag kennen und die einfach auch diese Faszination nochmal herüberbringen,

die mit Magnetismus verbunden sind.

Zum einen der Kompass. Ich denke jeder von uns hat schon einmal einen Kompass in der Hand gehabt.

Und es ist einfach erstaunlich, dass der immer nach Norden auf der Erde weist und uns die Richtung weist.

Dann wissen Sie auch, dass man mit magnetischen Werkstoffen Kräfte ausüben kann.

Man kann Dinge bewegen und wenn man die Magnete richtig anordnet, kann man sie sogar schweben lassen.

Ganz nett fand ich hier so eine Postkarte, die in Berlin um 1920 entstanden ist.

Sie sehen hier Einstein, sitzt in so einem kleinen Wägelchen und hält hier an so einer Angel einen Magneten.

Und dieser Magnet soll ihn ziehen. Also ein Perpetuum mobile.

Ich möchte Sie noch ein bisschen auf die Folter spannen und ganz am Ende von meinem Vortrag darauf eingehen, warum das nicht funktioniert.

Aber vielleicht weiß es ja schon der eine oder andere.

Geschichtlich ist es so, dass der Name Magnetismus oder Magnesia oder Magnus 400 v. Chr. zum ersten Mal erwähnt wurde.

Und zwar Magnesia ist eine Halbinsel in der heutigen Westfalkai.

Magnes war zur damaligen Zeit ein Männername.

In dieser Gegend, Magnesia, wurden damals Materialien gefunden.

Das handelt sich dabei um den sogenannten Magnetstein. Also der Name ist da ganz eng mit der Gegend verbunden.

Und das ist ein Material, was magnetische Kräfte ausüben kann.

Zum Beispiel werden dann zu Geschichten berichtet, dass jemand über Gestein lief und plötzlich seine Sandalen, die mit Eisennägeln gefertigt waren, an dem Stein leicht hängen blieb.

Interessant ist auch, dass bis ins 17. Jahrhundert hinein Magnetit, dieser Naturmagnetstein, das einzige Material war, der einzige Werkstoff, mit dem man magnetische Geräte bauen konnte.

Und erst 1820 wurde entdeckt, dass der elektrische Strom in einem Leiter ebenfalls ein Magnetfeld erzeugt.

Und das ist eigentlich der Beginn des Elektromagnetismus und der elektromagnetischen Erscheinung, die sie heute von Bedeutung ist.

Ja, den Entdecker habe ich Ihnen schon genannt, Öhrstedt.

Eigentlich rein zufälligerweise bei einer Vorbereitung zu einer Vorlesung hat er ein Experiment einmal anders aufgebaut als er sonst im Ertat.

Und stellte plötzlich fest, dass wenn man Strom durch einen Leiter schickt, dass dann plötzlich Magnetnadeln aus ihrer ursprünglichen Richtung ausgerichtet werden.

Es sollte dann etwa 50 Jahre dauern, bis Maxwell eine umfassende Theorie veröffentlichte zu diesem Thema.

In der Zwischenzeit haben sehr viele Experimentatoren, Faraday ist ja nur einer unter vielen, haben sozusagen das, was Öhrstedt entdeckt hat, quantifiziert in vielen Experimenten.

Wo liegt nun der Ursprung des Magnetismus?

Dass ein elektrischer Leiter, der durch einen Strom durchflossen wird, ein Magnetfeld erzeugt, das haben wir bereits gesehen.

Nun kann man daran denken, so einen Leiter hier in Form einer Schleife aufzustellen.

Das heißt, dann diese konzentrischen Ringe, die ordnen sich hier in der Mitte so an.

Und das Mittlere, das Innere dieser Schleife wird jetzt durchdrungen von einem homogenen Magnetfeld hier dargestellt, durch diese Feile.

Nun kann man daran denken, diese Schlinge sozusagen weiter zusammenzuziehen.

Das ist hier angedeutet, immer kleiner, immer kleiner.

Und schließlich unendlich klein, dann würde das bedeuten, das Elektron, was hier sich so bewegt, das würde auf der Stelle stehen und sich einfach einmal um sich selbst drehen.

Und die Elektronen zeigen nun die Eigenschaft, dass sie einen eigenen Moment haben, der sogenannte Spin.

Und so ist es verständlich, dass dieses eigene Moment verbunden ist mit einem Magnetfeld.

Und man bezeichnet das das Bohrmagneton.

Diese kleinsten Magnetfelder, das sind der Ursprung, woher die magnetische Erscheinung in Festkörpern herrührt.

Man kann sich jetzt zwei Fälle vorstellen.

Der eine Fall, hier ist so ein Elektron, was nun den Atomkern herumsaust.

In diesem Fall, ein Elektron haben wir gerade ein Magnetfeld, das einem Bohrmagneton entspricht.

Sitzen jetzt zwei Elektronen auf so einer Bahn nebeneinander, und das kommt sie häufig vor, dann würden sich die gerade aufheben im magnetischen Moment.

Also einmal nach unten gerechnet Minus, nach oben gerechnet Plus, die magnetischen Momente heben sich auf.

Also wenn wir dann denken, was für Atome benötigen wir, um einen Magneten aufzubauen, was ist sozusagen die Mannschaft,

was ist die Mannschaft in unserem Mannschaftsspiel, da sind das Atome mit ungepaarten Elektronen.

Also schematisch dargestellt hier ein Atom mit nur einem Elektron.

Aber wenn Sie hier jetzt mal so eine Skizze eines Eisenatoms sehen, da stellen wir fest, so die inneren Schalen, da sitzen immer so zwei Fälle.

Ein Fall nach oben, ein Fall nach unten.