Magnet-Haftkraft berechnen: So funktioniert die Berechnung bei Rohmagneten

Je größer die Haftkraft, desto stärker wirkt ein Magnet auf sein Umfeld. Insbesondere aus Gründen des Arbeitsschutzes in Handwerk und Industrie ist es wichtig, beim Einsatz von magnetischem Material zu wissen, wie stark es ist. Ist ein Magnet etwa zu schwach, bringt er eventuell nicht die nötige Haftkraft auf, um Stahlträger oder Eisenschilder festzuhalten. Das kann gefährlich werden.
Ist er dagegen zu stark, braucht es entsprechend viel Kraft, um ihn – einmal angeheftet – wieder zu lösen. Auch das kann zu Unfällen führen.
Sich über die Haftkraft zu informieren, ist daher essenziell, wenn Wie hobbymäßig oder im professionellen Umfeld mit Magneten arbeiten.
Noch besser ist es aber, wenn Sie wissen, wie Magnet-Haftkraft berechnet wird.
Mehr dazu erfahren Sie im Folgenden.

Was genau ist die Haftkraft?

Haftkraft oder Adhäsion leitet sich vom Begriff „adhaerere“ ab, was nichts anderes als „anhaften“ bedeutet. Es handelt sich also um das Maß für die Kraft, die ein Magnet auf eine magnetische Haftfläche ausüben kann. Abhängig ist sie von verschiedenen Faktoren wie:

• Material
• Volumen
• Geometrie 
• Anordnung der Magnet-Bestandteile

Die Stärke eines Magneten wird dabei immer als Gewicht angegeben, wenn man die Magnet-Haftkraft berechnet. 1 kg entspricht einer Kraft von 10 N.

Wie kann man Magnet-Haftkraft berechnen?

Haftkraftberechnung bei Rohmagneten ist mit einem nicht unerheblichen mathematischen Aufwand verbunden. So etwas wie einfache Formeln für beliebige Magnetformen existieren nicht.
Alternativ sind frei zu benutzende Softwares erhältlich, die die entsprechenden Ergebnisse schnell berechnen.
Für Mathematikbegeisterte gibt es allerdings Formeln, die auf weniger komplexe symmetrische Geometrien angewendet werden können – so etwa auf Quadermagnete und Würfelmagnete.
Eine Formel, um die Haftkraft bei Magneten zu berechnen, ist:

B ist dabei die Flussdichte im Spalt und A bezeichnet die Magnetfläche in Quadratmeter.

Je höher die Feldliniendichte (Induktion B), desto größer die Haftkraft.
Die magnetische Leitfähigkeit eines Magneten sollte daher bei gegebener magnetischer Feldstärke H eines Dauermagneten möglichst hoch sein. Das wiederum erfordert einen hohen Querschnitt sowie eine kurze Länge des Weges – und nicht zuletzt eine hohe relative Permeabilität. Ideale Werkstoffe, um die Magnet-Haftkraft zu berechnen, sind in diesem Zusammenhang Nickel oder Stahl, um die Anziehungskraft von Magneten zu berechnen.
Bei der Berechnung selbst werden ideale Bedingungen angenommen, oft in Form einer polierten Weicheisenplatte mit 10 mm Dicke.

Adhäsionskraft berechnen auf einem stromdurchflossenen Leiterstück

Bei Elektromagneten ist es deutlich simpler, die Magnet-Haftkraft zu berechnen.
Voraussetzung dabei ist, dass ein Magnetfeld mit bekannter Richtung, Orientierung und bekanntem Betrag B herrscht – außerdem befindet sich ein Leiterstück der Länge l an besagtem Punkt, durch das Strom der Stärke I fließt.

Um die Richtung und die Orientierung der Magnet-Haftkraft F zu berechnen, benötigen Sie zuerst die sogenannte Drei-Finger- oder Rechte-Hand-Regel.
Selbige trägt ihren einprägsamen Namen, weil sie mithilfe der eigenen Hand angewandt wird:

• Strecken Sie den Daumen in die elektrische Stromrichtung
• Strecken Sie den Zeigefinger in die Magnetrichtung
• Spreizen Sie den Mittelfinger ab

Der Mittelfinger zeigt Ihnen nun die Richtung der magnetischen Kraft an.

Anschließend können Sie die Magnet-Haftkraft berechnen.

Magnetische Anziehungskraft berechnen – die Formel:

 bezeichnet die Weite des Winkels zwischen Ihrem Daumen und Zeigefinger.