Ein Magnet ist alles, was ein statisches Magnetfeld mit sich herumträgt. Es gibt viele Arten von Magneten. Die gebräuchlichsten sind Dauermagnete aus speziellen Metallen, vor allem Eisen, oder Mischungen aus diesen Metallen und anderen Stoffen (wie Gummi oder Keramiken). Andere Arten von Magneten benötigen Strom, der durch gewickelte Drähte fließt, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Einige Magnete sind Kombinationen davon – sie haben einen Draht, der um einen Eisenkern gewickelt ist.
Auch einzelne Teilchen wie rotierende Elektronen haben Magnetfelder um sich herum, so dass man auch Elektronen als „Magnete“ bezeichnen könnte. Dauermagnete sind in der Tat die Materialien, in denen die Elektronen meist in dieselbe Richtung drehen. Die meisten Elektronen in den meisten Materialien sind mit anderen Elektronen gepaart, die in die entgegengesetzte Richtung drehen, aber einige Materialien wie Eisen haben viele ungepaarte Elektronen. Diese können einen Nettomagnetismus erzeugen, wenn sie miteinander in Wechselwirkung treten, so dass sie eine geringere Energie haben, wenn sie sich in die gleiche Richtung drehen. Einige Materialien haben ungepaarte Elektronen, die mit anderen interagieren, so dass sie sich im Durchschnitt in entgegengesetzte Richtungen drehen – diese ergeben lausige Magnete (wir nennen sie „Antiferromagnete“).
Es gibt zwei Voraussetzungen für die Herstellung eines normalen Dauermagneten. Erstens müssen die Elektronenspins die richtigen Wechselwirkungen haben, damit sie sich aneinander ausrichten. Das bedeutet, dass die Energie gesenkt werden muss, wenn sie sich aufstellen. Und selbst dann werden sie sich nicht aneinanderreihen, wenn sie nicht kalt genug sind, so wie sich auch Wassermoleküle nicht aneinanderreihen, um Eis zu bilden, wenn sie nicht kalt genug sind. Sobald sich viele Bereiche mit aufgereihten Spins gebildet haben, muss etwas dafür sorgen, dass sich die Bereiche selbst aufreihen. Andernfalls ist das magnetische Material wie eine Ansammlung von kleinen Magneten, die in verschiedene Richtungen zeigen, so dass sich ihre Felder aufheben. Das Anlegen eines großen Feldes von einem anderen Magneten kann die magnetischen Richtungen der Domänen aneinander angleichen. Bei der Art von Materialien, die für Dauermagnete verwendet werden, bleiben diese Richtungen meist stecken, anstatt sich wieder zu entspannen und in entgegengesetzte Richtungen zu zeigen.
Die Magnete, die Strom benötigen, um zu fließen, werden Elektromagnete genannt. Ein Magnetfeld kann sich ändern, wenn sich der Strom in den Drähten ändert. Allerdings habe ich oben „statisch“ angegeben, um Licht als „Magnet“ auszuschließen. Lichtwellen bestehen aus oszillierenden elektrischen und magnetischen Feldern, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, und das wollte ich nicht in die Definition eines Magneten einbeziehen.
Tom J. (und mike w)

(veröffentlicht am 22.10.2007)