Magnetisierung und Entmagnetisierung

Bei der Magnetisierung wird ein Körper zu einem Dauermagneten. Durch Entmagnetisierung kann man die magnetischen Eigenschaften eines Dauermagneten aufheben.

Grundsätzlich besitzt jeder Stoff magnetische Eigenschaften. Verschiedene Materialien zeichnen sich aber durch eine Besonderheit ihrer inneren Struktur aus. Sie bestehen aus winzigen magnetischen Bereichen, die allerdings regellos angeordnet sind (Bild 1). Man nennt diese Bereiche weißsche Bezirke und alle Stoffe, in denen weißsche Bezirke existieren, ferromagnetisch. Zu den ferromagnetischen Stoffen gehören Eisen, Nickel und Kobalt sowie verschiedene Legierungen. Aufgrund ihrer regellosen Anordnung kompensieren sich die schwachen Magnetfelder der weißschen Bezirke, sodass nach außen hin keine magnetische Wirkung auftritt.

Bringt man eine ferromagnetische Substanz in ein äußeres Magnetfeld, dann richten sich einige weißsche Bezirke entlang der magnetischen Feldlinien des äußeren Feldes aus (Bild 2). Je stärker dieses Feld ist, desto größer ist der Ausrichtungseffekt. Bei einer hohen Feldstärke tritt Sättigung ein - dann sind alle weißschen Bezirke im ferromagnetischen Stoff einheitlich ausgerichtet. Diesen Vorgang bezeichnet man als Magnetisierung. Schaltet man das äußere Feld ab, dann bleibt die Ausrichtung der einzelnen Bereiche erhalten. Die Teilfelder überlagern sich zu einem kräftigen Magnetfeld. Ein Dauermagnet ist entstanden.
Den beschriebenen Effekt kann man zum Beispiel beobachten, wenn man eisenhaltige Kleinteile wie Schrauben oder Nägel über längere Zeit in der Nähe eines kräftigen Dauermagneten aufbewahrt. Die Kleinteile sind dann selbst magnetisch geworden.

Wird ein magnetisierter Stoff erhitzt, dann nimmt die Wärmebewegung seiner Teilchen zu. Dabei wird auch die Ausrichtung der weißschen Bezirke zerstört, bis sie bei sehr hohen Temperaturen schließlich wieder regellos im Stoffverbund angeordnet sind. Dadurch verliert der Stoff seine magnetischen Eigenschaften, er liegt nun wieder im entmagnetisierten Zustand vor.

Stoffe, in denen sich die weißschen Bezirke besonders leicht ausrichten lassen, bezeichnet man als magnetisch weich. Stoffe, bei denen das nicht der Fall ist, nennt man magnetisch hart.

Magnetisierungseffekte in der Geologie

Den Vorgang der Magnetisierung und Entmagnetisierung nutzt man für geologische Untersuchungen. In Laufe der Zeit verändert sich die Orientierung des Erdmagnetfeldes. Es kann sich sogar umpolen. Geologen können Veränderung des Erdmagnetfeldes auch für weit zurückliegende Zeiten durch magnetische Messungen ermitteln.

Ein einfaches Beispiel hierfür sind die Vorgänge bei Vulkanausbrüchen. Bei einem Vulkanausbruch treten in der glühflüssigen Lava auch magnetisierbare Stoffe aus dem Erdinneren aus. Erstarrt die Lava, dann werden diese Stoffe in Richtung des Erdfeldes magnetisiert. Bei zeitlich aufeinander folgenden Vulkanausbrüchen überlagern sich verschiedene Lavaschichten. Da die Lava stets eine sehr hohe Temperatur besitzt, kann man sicher sein, dass sie bis zum Zeitpunkt des Ausbruches noch nicht durch das Erdfeld magnetisiert worden ist.
Jede Gesteinsschicht besitzt deshalb eine magnetische Orientierung, die der Orientierung des Erdfeldes zum Zeitpunkt des Ausbruches entspricht. Schicht für Schicht kann man somit die zeitliche Veränderung des Magnetfeldes der Erde untersuchen.