Schon im Jahr 1820 stellte der Physiker Oersted fest, daß eine Kompaßnadel von stromdurchflossenen Leitern beeinflußt wird. Magnetismus kann also durch Stromfluß erzeugt werden. Wenn man den oben beschriebenen Versuch mit einem stromdurchflossenen Leiter wiederholt, der durch den mit Kompaßnadeln versehenen Karton geführt wird, stellt man fest, daß um den Leiter ein ringförmiges Magnetfeld erzeugt wird (Bild 1, linke Seite).

Bild 1: Das Magnetfeld um einen stromdurchflossenen Leiter

Auf der linken Seite von Bild 1 sind nur diejenigen Feldlinien dargestellt, die sich in einer Ebene rechtwinklig zum stromdurchflossenen Leiter befinden, da die Kompaßnadeln ja nur in einer Ebene angeordnet sind. Man kann aber den gesamten Karton mit den Kompaßnadeln auf dem Leiter hin- und herschieben und erhält immer das gleiche Bild. Somit gilt der dargestellte Sachverhalt für jede Stelle des Leiters, so daß sich bei einem ringförmigen Leiter das auf der rechten Seite von Bild 1 dargestellte magnetische Feld ergibt, wobei Sie die rot gezeichneten Feldlinien auf dem linken Bild denjenigen auf der rechten Seite entsprechen. Selbstverständlich haben die eingezeichneten Feldlinien nur exemplarischen Charakter, denn es gibt unendlich viele davon. Alle Feldlinien zusammen ergeben das magnetische Feld.

Die wichtige Erkenntnis ist: Magnetfelder werden durch elektrischen Strom, d.h. sich bewegende Elektronen hervorgerufen.

Permanentmagnete / Dauermagnete
Grundlagen von Permanentmagneten / Dauermagneten
Oben wurde dargestellt, wie man mit elektrischem Strom Magnetfelder erzeugen kann. Wie aber funktionieren Permanentmagnete? Ein auch als Dauermagnet bezeichneter Permananentmagnet erzeugt nämlich Magnetfelder, ohne daß man einen Stromfluß erkennen könnte. Trotzdem arbeitet auch ein Permanentmagnet mit Strom; allerdings muß dieser nicht von außen zugeführt werden. Ein Permanentmagnet besteht aus vielen sehr kleinen Elementarmagneten, die durch eine Ansammlung von Atomen gebildet werden. Bei jedem Atom umkreist mindestens ein Elektron den Atomkern. In Bild 2 ist dies anhand eines Wasserstoffatoms, welches nur ein einziges Elektron besitzt und damit das am einfachsten gebaute Atom darstellt, dargestellt.

Bild 2: Das Magnetfeld eines Wasserstoffatoms

Dieses eine Elektron wirkt genauso wie weiter oben beschrieben ein elektrischer Strom durch z.B. einen Kupferdraht und erzeugt durch seine Bewegung ein magnetisches Feld. Denn der elektrische Strom ist nichts anderes als sich in eine Richtung bewegende Elektronen. Sind sie überrascht, daß Wasserstoffatome magnetisch sind? Nun, das Gas Wasserstoff ist in seiner Gänze nicht magnetisch, auch wenn die einzelnen Atome Magnetfelder erzeugen und sich damit die Atome in einem äußeren Magnetfeld ausrichten lassen. Der Grund liegt darin, daß Wasserstoffatome sich völlig ungeordnet bewegen und sich daher in Summe die Magnetfelder der einzelnen Atome kompensieren. Denn statistisch gesehen sind genausoviele Magnete in die eine Richtung ausgerichtet wie in die entgegengesetzte. Es handelt sich daher, wie auch die Erfahrung betätigt, bei Wasserstoff nicht um einen Permanentmagneten.
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