'Halbwertszeit' eines Permanentmagneten?

Hallo!

Aus dem Physikunterricht in der Schule weiß ich noch, das sog. Permanentmagneten dauerhaft magnetisch bleiben (Curie-Temp., Schläge und ähnliches ausgenommen), auch unter „Belastung“. In etwas „schlaueren“ Physikbüchern (Tippler, Giancoli) habe ich auch nichts anderes gefunden.

Ein Beispiel, was ich mit Belastung meine:
Halte ich einen Permanentmagneten in die nähe eines Eisennagels, so wird (ab einer gewissen Nähe) der Nagel in Richtung Magneten beschleunigt - es wird Energie durch Beschleunigung freigesetzt. Das Experiment kann ich (anscheinend) unbegrenzt wiederholen. Verliert der Permanentmagnet den nicht die in Beschleunigung umgesetzte Energie (eine andere Energiequelle ist für mich nicht erkennbar)?

Woher kommt die freigesetzte Energie, wenn nicht aus dem Magneten?
Daher meine Frage: Hat ein Permanentmagnet eine „Halbwertszeit“ oder ein ähnliches „Verfallsdatum“?

Viele Grüße
Andaron

Hallo,

Ein Beispiel, was ich mit Belastung meine:
Halte ich einen Permanentmagneten in die nähe eines
Eisennagels, so wird (ab einer gewissen Nähe) der Nagel in
Richtung Magneten beschleunigt - es wird Energie durch
Beschleunigung freigesetzt. Das Experiment kann ich
(anscheinend) unbegrenzt wiederholen.

Du laesst einen wichtigen Teil aus: entfernst du den Eisennagel auch wieder? Wenn ja, musst du diesen Vorgang bei deiner energetischen Betrachtung natuerlich auch beruecksichtigen. Zum entfernen muss man ja auch Arbeit leisten.

Wenn du den Nagel nicht wieder entfernst, hast du bald Platzprobleme an dem Magneten.

Gruesse,
Moritz

Hallo!

Die Energiequelle, die Du vermisst, ist das magnetische Feld. Willst Du den Nagel anschließend wieder vom Permanentmagneten trennen, so musst Du Arbeit gegen das Feld verrichten, um wieder den ursprünglichen Zustand herzustellen.

Mit dem Feldlinienbild kann man es sogar anschaulich darstellen: Liegt der Nagel in kurzer Entfernung neben dem Magneten, so findet man zwischen beiden viele Feldlinien. Klebt der Nagel direkt am Magneten dran, sind diese Feldlinien verschwunden (bzw. so sehr verkürzt, dass man sie gar nicht mehr zeichnen kann).

Michael

Ein Beispiel, was ich mit Belastung meine:
Halte ich einen Permanentmagneten in die nähe eines
Eisennagels, so wird (ab einer gewissen Nähe) der Nagel in
Richtung Magneten beschleunigt - es wird Energie durch
Beschleunigung freigesetzt. Das Experiment kann ich
(anscheinend) unbegrenzt wiederholen.

Um das Experiment zu wiederholen, musst du den Nagel aber wieder vom Magneten trennen. Dazu brauchst du wieder die gleiche Energie (bzw aufgrund von Verlusten sogar mehr). Du hast also nichts gewonnen dadurch.

Das ganze ist im Prinzip analog zur Schwerkraft:
Wenn du Wasser aus einem höhergelegenen Becken, z.B. einem Stausee, durch eine Turbine strömen lässt, dann kannst du die Lageenergie des Wassers im Becken z.B. in elektrische Energie umwandeln. Aber auch das kannst du nicht beliebig wiederholen, weil wenn das Becken leer ist, dann ist Schluss. Um das zu wiederholen, musst du das Wasser wieder hochpumpen, und dafür musst du die zuvor gewonnene Energie wieder reinstecken.

Verliert der
Permanentmagnet den nicht die in Beschleunigung umgesetzte
Energie (eine andere Energiequelle ist für mich nicht
erkennbar)?

Nicht wirklich, der Rest der Erde verliert ja auch nicht an Gravitationskraft, wenn du einen Stein fallen lässt.

Permanentmagnete verlieren aber trotzdem mit der Zeit ihre Wirkung. Die magnetische Anziehung kommt ja daher, weil im Kristallgitter alle Elementarmagnete gleich ausgerichtet sind. Durch verschiedene Prozesse (z.B. Erschütterung, Erwärmung, etc) verlieren aber immer ein paar Elementarmagnete ihre Ausrichtung, und dadurch verliert der gesamte Magnet an Wirkung. Das geht im Prinzip solange, bis alle Bestandteile völlig zufällig ausgerichtet sind und sich ihre magnetische Wirkung nach außen aufhebt.

Woher kommt die freigesetzte Energie, wenn nicht aus dem
Magneten?

Die Energie kommt aus der Position des Nagels zuvor in dem Magnetfeld. Der Nagel hatte zuvor eine höhere Potentielle Energie (genau wie das Wasser im Becken) und später näher am Magneten eine niedrigere potentielle Energie (wie das Wasser tiefer unten). Diese Differenz ist das, was in Bewegungsenergie des Nagels umgewandelt wird.
http://de.wikipedia.org/wiki/Potentielle_Energie

Permanentmagnete verlieren aber trotzdem mit der Zeit ihre
Wirkung. Die magnetische Anziehung kommt ja daher, weil im
Kristallgitter alle Elementarmagnete gleich ausgerichtet sind.
Durch verschiedene Prozesse (z.B. Erschütterung, Erwärmung,
etc) verlieren aber immer ein paar Elementarmagnete ihre
Ausrichtung, und dadurch verliert der gesamte Magnet an
Wirkung. Das geht im Prinzip solange, bis alle Bestandteile
völlig zufällig ausgerichtet sind und sich ihre magnetische
Wirkung nach außen aufhebt.

Einspruch: ohne äussere Einwirkung wie ein äusseres Magnetfeld und ohne Überschreiten der Curie-Temperatur halten sich die Elementarmagnete gegenseitig in der gleichen Ausrichtung, dass ein einzelner umkippt geht garnicht. Magnetische Gesteine halten daher auch die Richtung und Stärke des Erdmagnetfelds noch Millionen Jahre nach ihrer Erstarrung fest.

Gruss Reinhard

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Hallo,

Einspruch: ohne äussere Einwirkung wie ein äusseres Magnetfeld
und ohne Überschreiten der Curie-Temperatur halten sich die
Elementarmagnete gegenseitig in der gleichen Ausrichtung, dass
ein einzelner umkippt geht garnicht.

Angenommen das würde stimmen, dann könnte die Magnetstärke eines Permanent-Magnet nur sprunghaft auf 0 abnehmen. Wie erklärst du dir dann die Tatsache, dass Permanent-Magnete z.B. durch Strahlung sehr langsam entmagnetisiert werden?
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnum…

Magnetische Gesteine
halten daher auch die Richtung und Stärke des Erdmagnetfelds
noch Millionen Jahre nach ihrer Erstarrung fest.

Für Millionen Jahre mögen sie das ja auch tun, für die Ewigkeit nicht, denn komplett von Strahlung abschirmen kannst du das Material nun mal nicht. Für menschliche Zeitskalen gibt es natürlich Permanentmagnete die so gut wie nichts ihrer Stärke einbüßen.

Und dass bestimmte Prozesse nur sehr, sehr langsam ablaufen, ist ja auch nicht so selten:
http://de.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%B6%C3%9Fenordnung…

Das Isotop Krypton-78 beispielsweise hat eine Halbwertszeit von 2 Zettajahren (1021 Jahre!!). Selbst in der gesamten Zeit seit Beginn der Erde ist davon noch so gut wie nichts zerfallen, aber eben nur „so gut wie“ nichts. Und deshalb ist Krypton-78 auch kein stabiles Element, genau wie ein Permanentmagnet eben nicht „für immer“ hält.

vg,
d.

Politisch total unkorrekte alte Physikerweisheit:
„Magnete sind wie schöne Frauen! Sie lenken ab, verrichten aber keine Arbeit!“

Liebe Grüße,

Thomas.