Die Geschichte der Magnete

• Wann wurden Magnete entdeckt?
• Wer hat den ersten Magneten entdeckt?
• Wo wurden die ersten Magnete verwendet?
• Woher stammt das Wort "Magnet"?
• Wer wies nach, dass die Erde ein Magnet ist?
• Wie haben sich Magnete im Laufe der Zeit entwickelt?

Die lange Geschichte der Magnete begann mit dem erstmaligen Fund von Magnetsteinen. Das schwarze Mineral aus Eisen und Sauerstoff wird als Eisenhydroxid bezeichnet und entstand auf natürliche Weise durch den Vulkanismus. Heute sind über 9.600 Fundstellen nachgewiesen.

Zur ältesten Nutzung des Magnetismus zählte wohl der altbekannte Kompass. Zahlreiche Quellen und Untersuchungen belegen dessen Verwendung. Im Jahre 1100 fanden die Chinesen ihren Wegweiser im Kompass, kurz darauf im Jahre 1220 wurde dieser von den Arabern und anschließend 30 Jahre später von den Skandinaviern in Gebrauch genommen.

Pierre de Maricourt untersuchte den Magnetismus erstmals komplett systematisch. Am 8. August 1269 hielt er die Untersuchungsergebnisse schriftlich fest und äußerste folgende Feststellungen – gleiche magnetische Pole stoßen sich gegenseitig ab, durch das Zerbrechen entstehen zwei weitere Magnete, die jedoch sehr klein sind.

Die Geschichte, Entstehung und Entwicklung der Magnete geht weiter und von Jahr zu Jahr werden neue Entdeckungen ans Tageslicht geführt.

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Wann wurden Magnete entdeckt?

Die Entdeckung der Magnete wurde in vielen Erwähnungen Herrn von Millet zugespielt. Laut unzähliger Aussagen und Sagen entdeckte er 600 v. Chr. den allerersten Magnetstein.

Die Entdeckung der Magnetsteine hat die gesamte Welt verändert. Die Magnete kommen heute in vielseitigen und unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz. Sie werden in Transformatoren, Elektromotoren, Computermonitoren, Fernsehgeräte, Mikrofone und Lautsprecher verwendet. Die Magnetsteine haben mittlerweile allerdings auch Anwendung in Spielzeugen und Schmuck gefunden.

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Wer hat den ersten Magneten entdeckt?

Zahlreiche schriftliche Erwähnungen besagen, dass Thales von Millet den ersten Magneten entdeckte. Er lebte 600 Jahre vor Christus in Griechenland und war ein intelligenter Forscher auf dem Gebiet der Elektrizität und des Magnetismus. Er war stets mit seinen Forschungen beschäftigt und studierte die Anziehungskräfte zwischen Magneten und einem Harzbernstein.

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Wo wurden die ersten Magnete verwendet?

Der natürliche Magnetstein ist kein richtiger Stein, sondern vielmehr ein magnetisiertes Eisenoxid. Die ersten Anwendungen hierfür fand man in China. Im 3. Jahrhundert vor Christus erwähnten Quellen aus China anziehende Eigenschaften. Der Magnetstein wurde oft als liebender Stein bezeichnet. Die Bewohner Chinas gaben dem Stein diesen speziellen Namen, da er Eisen anzieht, wie eine liebvolle Mutter ihre Kinder.

Die Chinesen verwendeten einen Kompass, der über einen nach Süden ausgerichteten Magnetitlöffel verfügte. Dieser zeigte alle vier Richtungen an. Jedoch sollte man an diesem Punkt erwähnen, dass der damalige Urkompass eher für Weissagungen diente. Im Zusammenhang mit Feng-Shui sollte er hauptsächlich die Ausrichtung unterschiedlicher Gebäude bestimmen.

Im ersten Jahrhundert nach Christus wurde die schwimmende Nadel erfunden. Endlich hatte man herausgefunden, dass sich die Magnete auch mit anderen Dingen magnetisieren lassen. Eine Eisennadel, die in die Nähe eines Magnetsteins gehalten wird, bekommt ebenfalls magnetisierende Eigenschaften. Anschließend kann man die Magnet Nadel auf Kork legen. Sobald man den Kork auf eine stille Wasseroberfläche setzt, wird man bemerken, dass sich die Nadel immer in zwei bestimmte Himmelsrichtungen dreht – die eine Seite der Nadel zeigt nach Süden, die andere nach Norden.

Kurz darauf veröffentlichte Herr Petrus Peregrinus im Jahre 1269 sein Werk Epistola de Magnete. Diese Abhandlung geht als erste auf die Unzerstörbarkeit der Magnetsteine ein und beschreibt diese im Detail. Zudem fanden Neugierige hier erste detailgenaue Untersuchungen der schwingenden Nadel im Kompass. Diese stellte eine fundamentale Komponente des Trockenkompasses dar. Um 1300 tauchte dieser Kompass in der mittelalterlichen Seefahrt auf. Peregrinus startete zahlreiche Experimente und bildete letztendlich aus einem großen Magneten eine Kugel. Kurz darauf stellte er fest, dass sich die Nadel am Magneten stets nach den unterschiedlichen Polen richtet.

Die Erforschung und Anwendung in der Neuzeit

Im Jahre 1600 begann die wissenschaftliche Erforschung mit dem Werk von William Gilbert. In seinem Werk De Magnete beschreibt er die Erde als großen Magneten. Er entdeckte die Analogie des Erdmagnetfeldes zu den unterschiedlichen Magneten. Letztendlich konnte er dank dieser Funktionsweise auch den Kompass detailliert erklären.

Von Jahr zu Jahr wurden immer mehr grundlegende Eigenschaften des Magnetismus entdeckt. Zahlreiche Erklärungen bestärkten diese entdeckten Eigenschaften. Der schottische Physiker Herr James Clerk Maxwell konnte im Jahre 1864 als erster den Zusammenhang zwischen dem Magnetismus und der Elektrizität begründen. Bis heute sind die von ihm entwickelten Maxwell-Gleichungen bekannt. Sie bilden die Grundlagen der Elektrizitätslehre und des Magnetismus. Seit dem 19. Jahrhundert zählen sie zu den wichtigsten Leistungen der Physik und Mathematik.

Mittlerweile kommen die Magnete in Form von Schmuck zur Heilung von Krankheiten zum Einsatz. Frau von Bingen hat in Europa die Heilkraft der Magnetsteine entdeckt. Im 12. Jahrhundert erkannte sie, dass der Einsatz von Magneten bei der Behandlung zahlreicher Gesundheitsbeschwerden positive Heilkräfte erzielte. Sie beobachtete schmerzlindernde und entspannende Heilungsprozesse. Zudem wurde der Prozess dank der heilenden Wirkung deutlich beschleunigt. Rund 300 Jahre später verwies der Arzt Paracelsus ebenso auf die heilenden Wirkungen von Magneten. Doch erst einige Jahrhunderte später entdeckte Herr von Humboldt den heilenden grünen Serpentinmagnetstein. Erstmals nahm die Idee von Magnetschmuck konkretere Züge an. Heut weiß man jedoch, dass den Chinesen die Heilkraft der Magnete bereits vor einigen Jahrtausenden bekannt war.

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Woher stammt das Wort Magnet?

Für den Herkunftsnamen des eisenanziehenden Körpers gibt es zwei mögliche Theorien. Demnach besagt Lukrez, dass der Stein seine Namensgebung nach der Thessalischen Landschaft erhalten hat, denn hier sollen die Griechen den Magneten einst vor allen anderen gefunden haben.

Nach den Aussagen von Plinius hat ihn ein einsamer Hirte namens Magnes entdeckt. Die Legende besagt, dass er auf dem Berg Ida bei Troja mit den eisernen Nägeln seiner Schuhsolen und der eisernen Spitze seines Hirtenstabes daran haften blieb.

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Wer wies nach, dass die Erde ein Magnet ist?

Schon vor mehr als tausend Jahren erkannten die Chinesen und Mongolen die Nordweisung magnetisierter Körper. Kurz darauf veröffentlichte der englische Arzt und Naturphilosoph Herr William Gilbert im Jahre 1600 sein Werk De Magnete. In diesem erkannte er erstmals, dass die Erde die Ursache für die unterschiedlichen Ausrichtungen der Kompassnadel ist.

Henry Gellibrand führte anschließend in London einige detaillierte Messungen durch, diese ergaben zudem, dass das Magnetfeld nicht statisch ist, sondern sich langsam von Zeit zu Zeit ändert.

In den Anfängen des 19. Jahrhunderts entwickelten sich starke Impulse in der Erforschung des Erdmagnetfeldes. Somit wurde zum Beispiel in Göttingen der Magnetische Verein gegründet und Carl Friedrich Gauß gelang es endlich, eine aussagekräftige und umfassende Theorie über Magnetismus auf unserer Erde aufzustellen. Im Jahre 1839 konnte er letztendlich nachweisen, dass der größte Teil des Erdmagnetfeldes aus dem Erdinneren stammt.

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Wie haben sich Magnete im Laufe der Zeit entwickelt?

Seit der ersten Entdeckung der Magnetsteine, haben sich diese von Jahrtausend zu Jahrtausend weiterentwickelt. Nachfolgende Zeilen erklären die unterschiedlichen Magnetsteine, die im Laufe der Zeit entdeckt und weiterentwickelt wurden. Zahlreiche Steine gehören der Selten-Erden-Magnete an und fassen somit eine Gruppe der Permanentmagnete zusammen. Hierzu gehören zum Beispiel die nachfolgenden Magnetsteine Samarium-Kobalt und Neodym.

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Ferrit-Magnete

Ferrit-Magnete erkennt man an ihrer dunklen, schwarzen oder anthrazitfarbenen Färbung. Die meisten Menschen haben einen Ferrit-Magneten mit Sicherheit schon in Form eines Kühlschrankmagneten in den Händen gehalten. Doch dennoch fragen sich Neugierige und Magnetliebhaber was es sonst noch Wissenswertes über einen Ferrit gibt?

Die Magnete aus Hartferrit zählen heute zu den weit verbreitetsten aller Magnetwerkstoffe. Die eigentlichen Rohstoffe sind Eisendioxid und Strontiumkarbonat. Aus Hartferrit lassen sich isotrope und anisotrope Magnete herstellen. Die Anisotrope Ferritmagnete verfügen über eine deutlich höhere Energiedichte als die isotropen Magnete. Diese ist mehr als 300 Prozent höher. Je nach Ausgangsmaterial lassen sich diese in Bariumferrit und koerzitiven Strontiumferrit unterscheiden.

Zu den wichtigsten Eigenschaften der Ferrit-Dauermagnete zählt die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und die hohen Funktionsfähigkeiten zwischen -40Grad Celsius und +250 Grad Celsius. Zudem sind sie in einem hohen Maß beständig gegenüber Chemikalien. Witterungseinflüsse und Oxidation können bei ihnen keinen Schaden anrichten, da sie demgegenüber unempfindlich sind. Darüber hinaus sind sie zum einen ungiftig und zum anderen umweltfreundlich, hinsichtlich der Vernichtung auf Mülldeponien.

Nach chinesischer Norm sind die Ferrit-Magnete in Y10, Y30 und Y35 kategorisiert. Die amerikanischen Klassen sind demnach C5, C8 und C11. In Europa steht das Kürzel „HF“ für die Ferritmagnete. Verwendet werden die Ferrit-Magnete hauptsächlich für Lautsprecher- und Motorenmagnete. Aber auch in der Elektrotechnik, Automobil- und Fahrzeugindustrie sowie in der Medizintechnik, im Bergbau und in der Metallurgie spielen die Permanentmagnete aus Ferrit eine wichtige Rolle. Zudem bilden sie den Kern zahlreicher Pinnwandmagnete, die im Büro oder im Hobbybereich zum Einsatz kommen.

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Neodym-Magnete

Neodym kurz gesagt „Nd“ zählt zu den eher weniger spektakulären Elementen der seltenen Erden und wurde erstmalig gegen Ende des 18. Jahrhunderts von Carl Auer von Welsbach extrahiert. An diesem Punkt gibt es jedoch weit bedeutendere Magnete wie zum Beispiel Scandium, das in erster Linie für Laserkristalle benötigt wird oder das sogenannte Yttrium, das wird als Diamantenersatz und für Schmucksteine verwendet. Dennoch verfügt Neodym über eine entscheidende und wichtige Eigenschaft, denn es ist der Leistungsträger in der Mannschaft der seltenen Erden. Die Neodym Magnete wären ohne Neodym somit verständlicherweise keine Magnete.

Entdeckt und erfunden wurde Neodym von Carl Friedrich Auer von Welsbach. Doch wie es bei großen Erfindungen so üblich ist, waren hier insgesamt vier Entdecker beteiligt. Carl Gustav Mosander extrahierte die seltene Erde Didym aus Lanthanoxid. Einige Zeit später im Jahre 1874 bemerkte Per Teodor Cleve, dass es sich hierbei nicht um eines, sondern um zwei Elemente handelte. Lecoq de Boisbaudran Samarium gewann aus Didym im Jahr 1879 das Mineral Samarskit. Nur sechs Jahre später gelang es Carl Auer von Welsback letztendlich, Didym in das sogenannte Neodym und Praseodym zu trennen. Diese beiden Elemente konnten Salze unterschiedlicher Farbe bilden. Das reine metallische Neodym wurde jedoch erst im Jahre 1925 dargestellt.

Neodym bildet in einer Legierung mit Bor und Eisen die Verbindung NdFeB – mit Hilfe diesen Werkstoffes lassen sich die noch heute stärksten Dauermagneten herstellen. Der Neodym Magnet besitzt deutlich mehr Energie als der Stahlmagnet AlNiCo und wird daher vor allem dort eingesetzt, wo starke Dauermagneten auf kleinstem Volumen benötigt werden. Erwähnenswerte Beispiel hierfür sind Generatoren, Motoren und Festplatten.

Die klassischen Neodym-Magnete werden mit einem „N“ und einer bestimmten Zahl bezeichnet, diese gibt die jeweilige magnetische Stärke an. In der Regel liegen die Werte zwischen N35 und N50. Jedoch bringt der NdFeB Magnet auch einen Nachteil mit sich und dieser liegt in seiner enormen Korrosionsanfälligkeit.

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AlNiCo-Magnete

Grundsätzlich kann man sagen, dass AlNiCo-Magnete sogenannte Permanent- oder Dauermagnete sind. Der Stahlmagnet wurde 1931 entwickelt. Während dem Produktionsverfahren dieser Magnete werden ferromagnetische Metallstücke durch ein starkes Magnetfeld aufmagnetisiert, dadurch werden sie letztendlich zum Dauermagnet. Ihre Magnetkraft hält demnach über Jahrzehnte an.

Die AlNiCo-Magnete bestehen aus Aluminium, Cobalt und Nickel. Je nach Materialzusammensetzung enthalten sie zudem Eisen, Kupfer und Titan. Durch unterschiedliche Fertigungsverfahren können sowohl isotrope als auch anisotrope Magnete mit verschiedenen magnetischen Werte produziert werden.

Die Dauermagnete sind besonders gut lösungsmittelbeständig, doch nur bedingt säurebeständig. Somit sind sie lediglich gegen Säurekonzentrationen von unter 10 Prozent beständig. Anorganische Säuren wie zum Beispiel Zitronensäure oder Seewasser zählen hierzu nicht, denn diese beschädigen die AlNiCo-Magnete. Hingegen dazu verfügen sie über hohe Remanenz und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Zudem können ihnen Öle, organische Lösungsmittel, Alkohole und Benzin nichts anhaben. Die AlNiCo-Magnete lassen sich bei Bedarf umweltfreundlich entsorgen.

Wichtig zu wissen ist, dass sich derartige Dauermagnete ausschließlich mit Hilfe von Diamantenwerkzeug bearbeiten lassen.

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Samarium-Kobalt-Magnete

Das Samarium-Kobalt wird mit „SmCo“ abgekürzt und wurde gegen Ende der sechziger Jahre des 20. Jahrhunderts entwickelt. Hierbei handelt es sich um eine Legierung des Seltenerdmetalls Samarium mit dem sogenannten Metall Kobalt. Die Kürzel hierfür sind „Sm“ und „Co“. Das Samarium-Kobalt lässt sich in zwei Legierungsstrukturen herstellen – zum einen das SMCo5 ohne Eisenanteil und zum anderen das Sm2Co17 mit einem Eisenanteil von rund 20 bis 25 Prozent.

Samarium-Kobalt zählte in den 70er Jahren zum Werkstoff mit der höchsten, bekannten Energiedichte. Dies hielt an bis zur Entdeckung des Werkstoffes Neodym-Eisen-Bor. Das Pulvermetall Samarium-Kobalt wird unter entsprechenden Wärmebehandlungsbedingungen gesintert. Dadurch kann die vollständige Dichte und die magnetische Orientierung erzielt werden.

Aufgrund der Materialzusammensetzung verfügen die Magnete über ein äußerst starkes Magnetfeld. Hinzukommt, dass sie zu einem besonders gutem Widerstand gegen die sogenannte Entmagnetisierung neigen. Die hohe Korrosionsbeständigkeit erlaubt eine Erhitzung auf Temperaturen von bis zu 300 Grad Celsius. 

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Bildnachweis:

Magnetit: Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0
Naturalis historia: Public domain
Epistola de Magnete: Public domain
Magnetfeld der Erde: gemeinfrei, vgl. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Magnet_Erde2n2.gif&filetimestamp=20070214183707&
Portrait von William Gilbert: Public domain
Portrait von James Clerk Maxwell: Public domain
Neodym-Magnete: magnets4you
Samarium-Kobalt-Magnete: magnets4you