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Elementarmagnet - kann man Magnete teilen?


Wie wir aus dem Alltag wissen, besteht ein Magnet besteht immer aus einem Nordpol und einem Südpol. Die Frage, die sich entweder im Unterricht oder im Alltag stellt lautet "kann man Magnete teilen" und "hat man dann zwei getrennte Pole?". Dazu lässt sich ein einfaches Experiment machen. Wir nehmen eine Eisensäge und sägen damit einen Stabmagneten [N / S] in der Mitte auseinander. Nun halten wir die beiden Teile des ehemaligen Stabmagneten (nacheinander) an einen anderen Stabmagneten. Dabei stellen wir fest, dass der Nordpol an dem einen Ende bzw. Südpol an dem anderen Ende vorhanden sind. An den beiden abgetrennten Stellen beobachten wir auch ein magnetisches Feld, es liegt also an den diesen Stellen ebenfalls ein Pol vor. Aus dem ehemaligen Stabmagneten mit einem Nord- und einem Südpol haben wir also zwei Stabmagneten mit jeweils einem Nord- und Südpol erhalten


Magnete lassen sich teilen - man erhält aber kein "Monopol"


Wie wir an an dem Versuch gesehen haben, treten Nordpol bzw. Südpol eines Magneten nicht einzeln auf. Trennt man einen Magneten in der Mitte, so bilden sich zwei neue Magneten, die jeweils einen Nordpol und einen Südpol haben.

Dieses Phänomen deutet darauf hin, dass es kleinste magnetische Einheiten gibt, ähnlich in der Chemie bzgl. der Atome. Stoffe bestehen aus einer Vielzahl von kleinsten Einheiten, den Atomen bzw. Molekülen. In der Physik bezeichnet man diese kleinsten magnetischen Einheiten als Elementarmagnete. Gemäß dieser Definition ist ein Elementarmagnet die kleinste magnetische Einheit in einem ferromagnetischen Stoff.

Die "magnetische Wirkung" eines Elementarmagnets lässt sich durch die atomaren magnetischen Momente erklären. Wie in einem anderen Kapitel beschrieben, entsteht der magnetische Moment durch die Wirkung des Elektronenspins, wobei magnetische Bereiche mit gleicher magnetischer Orientierung gebildet werden. Diese Bereiche sind normalerweise (beispielsweise bei einem Eisenstab) ohne Ordnung angeordnet bzw. ausgerichtet. Sind diese Bereiche aber geordnet (parallel angeordnet), so bildet sich ein "magnetischer Bereich". In Schulbüchern werden diese magnetischen Bereiche als weißsche Bezirke oder Elementarmagnete bezeichnet.

Da Magnete auch Elementarmagneten aufgebaut sind, ist es nicht möglich, durch eine Teilung von Magneten, einen Magnet mit nur einem Pol zu erhalten. Dies liegt wie vorher beschrieben, an dem atomaren Aufbau: Erstens ist es nicht möglich, einen Magnet so zu teilen, dass man nach dem Teilen nur noch ein Atom "übrig" hat. Alleine hierdurch bedingt, besteht jeder sichtbare Stoff aus mehreren Atomen, in diesem Fall also aus mehreren Elementarmagneten. Daher hat jeder Magnet einen Süd und einen Nordpol, wobei es keine Rolle spielt, ob man einen Magneten in der Mitte oder an anderen Stellen zerteilt.

Die Theorie der "Elementarmagnete" bzw. der magnetischen Bereiche erklärt außerdem, warum ein Magnet auch durch Erhitzen oder mechanische Stoffe entmagnetisiert werden kann. Der Elektronenspin kann durch Zuführen von thermischer Energie oder mechanischer "Einwirkung" "gestört" werden, wobei die geordnete Struktur des magnetischen Bereichs (parallele Ausrichtung) zerstört wird.

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