Warum Magnete Metalle anziehen

Materialien sind magnetisch, wenn sich ihre Valenzelektronen in einer besonderen Weise ausrichten. Dies ist am ehesten bei Übergangsmetallen der Fall, da sie viele lose Valenzelektronen besitzen. Eisen, Kobalt und Nickel sind häufig magnetisch. Der Eisenkern der Erde macht sie zu einem riesigen Magneten, und die Begriffe Nord und Süd werden verwendet, um die beiden Richtungen eines Magnetfelds zu beschreiben. Der Nordpol eines Magneten wird vom Nordpol der Erde angezogen.

Auch Verbindungen können magnetisch sein. Ein Eisenerz mit der Formel Fe3O4, das in Magnesia in der Türkei gefunden wurde, wurde Magnetit genannt, und sein Name ist auf die ungewöhnliche Eigenschaft zurückzuführen. Im Mittelalter wurde das Gestein "lodestone" genannt (da es nach Norden "führt") und für die Navigation verwendet. Man entdeckte, dass man Eisen- oder Stahlnadeln an dem Gestein reiben konnte, um es zu magnetisieren. Diese Nadeln wurden zu Navigationskompassen verarbeitet.

Keramische Magnete wie Eisen-, Kobalt- und Chromoxide werden durch Pulvermetallurgie hergestellt. Kleine Partikel können mit Polymeren gemischt werden, um flexible Kühlschrankmagnete herzustellen, oder auf Kunststoffstreifen aufgetragen werden, um Audio- und Videoaufzeichnungsbänder herzustellen. Während der Verarbeitung werden starke Magnetfelder angelegt, um die Felder der Partikel auszurichten. Die Abscheidung dünner Schichten in einer Vakuumkammer wird für Computerfestplatten verwendet.
Aus Legierungen können sehr starke Magnete hergestellt werden. Die erste erfolgreiche Kombination, Aluminium-Nickel-Kobalt, wurde in den 1930er Jahren entdeckt. Legierungen mit Seltenerdelementen sind noch erfolgreicher. Samarium-Kobalt und Neodym-Eisen-Bor sind zwei gängige Kombinationen.
In den frühen 1800er Jahren wurde entdeckt, dass elektrischer Strom, der durch Drahtspulen fließt, ein Magnetfeld erzeugt. Elektromagnete werden in elektrischen Transformatoren verwendet.
Der Magnetismus kann verloren gehen, wenn ein Material erhitzt wird. Beim Erhitzen gewinnen die Elektronen an Energie und können sich neu ausrichten, wobei sie ihre spezielle Ausrichtung verlieren.