Woher bekommt ein Magnet seine Energie?

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Ich stelle mir ein Uhrwerk vor, das durch ein Gewicht 1 kg angetrieben wird. Dieses Gewicht sei ein Magnet. Dieser Magnet zieht nun ein Eisengewicht 1 kg an, hebt es einige Zentimeter hoch.

Jetzt hat doch der Magnet dem Eisenteil Lageenergie hinzugefügt. Woher kommt diese Energie?

Dass man sie nutzen kann, ist auch klar, denn das Gewicht des Uhrwerks beträgt nun 2 kg und kann durch die Erdanziehung mehr Arbeit verrichten als vorher 1 kg.

Idee: Um den Versuch zu wiederholen, müsste ich Arbeit hineinstecken, um die Teile wieder zu trennen. Wird dadurch der Magnet "aufgeladen"? Den Magneten könnte man ja auch als "Senke" sehen, das Eisengewicht fällt "hinunter" und hat dann weniger magnetische Lageenergie, aber etwas höhere gravitätische (heißt das so?) Lageenergie, insgesamt also weniger Energie als vor dem Zusammentreffen?

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

NaCl1972 · Anmeldungsdatum: 17.05.2014 Beiträge: 22

Hallo Brilliant,

Du machst einen Denkfehler. Die Klageenergie wird nicht durch den Magneten erhöht, sondern in dem Du das Gewicht von Magnet und Eisen anhebst. Der Magnet bewirkt nur, dass das Eisen an ihm haftet. Er ändert nicht die Lageenergie. Wenn Du den Magneten 10 cm über das Eisen hältst und das Eisen dann vom Magneten gehoben wird, dann verrichtet er diese Arbeit. Aber das schafft der Magnet nicht.

CrydiZ · Anmeldungsdatum: 03.12.2015 Beiträge: 12

hi alle zusammen,

ich weiss es ist lange her, aber ich stelle mir die frage schon sehr sehr lange und keiner scheint mir eine vernünftige antwort geben zu können.

brilliant hat meiner meinung nach eine logische schlussfolgerung angewandt um aus dem erlernten und dem was er sieht eine sinnvolle schlussfolgerung zu bekommen.

drstupid meinte die energie kommt aus der potentiellen energie des eisens. diese potentielle energie des eisens hat auch ein space shuttle, in übertriebener weise, aber diese benötigt auch eine energie um fliegen zu können.

und nacl1972 meinte wenn er den abstand zwischen eisen und magnet nur genügend erhöht könnte er der tatsache entgehen dass der magnet einen eisenblock anhebt.

liebes physikerboard.de: bitte ermuntert eure teilnehmer doch bitte logisch nachzudenken und das wissen das sie erhalten auch zu überprüfen bevor sie es verbreiten. denn die magneten die ich daheim habe wiegen etwa 75g und ziehen schrauben über etwa 3cm mit leichtigkeit an, und zwar gegen die schwerkraft. wenn mein arm einen magneten bewegen kann und das gleiche mit einem magneten möglich ist, dann ist eindeutig der magnet schuld wenn diesen einsetzt.

ich habe schon seit monaten nach erklärungen gesucht. aber alle scheinen zu meinen eine erklärung gefunden zu haben die ausschliest das magnete energie liefern könnten. was dieses experiment widerlegt.

mfg crydiz

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 678

Meine Laienmeinung:
Der Magnet erzeugt ein Feld.
Dazu ist Energie nötig.
Ich vermute, dass die Energie aus dem Magneten entnommen wird und daher das Feld langsam schwächer werden müsste.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

Das Magnetfeld eines Permanentmagneten ist statisch, demnach konstant. Außerdem ist mit einem statischen Feld kein Energiefluss verbunden (der Poynting-Vektor verschwindet)

Das elektrische Feld einer Ladung oder das Gravitationsfeld sind ebenfalls statisch.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5875

Meines Erachtens (ich bin mir aber auch nicht sicher) wird die potentielle Energie im System Erde - Eisen - Magnet nicht erhöht, wenn das Eisen zum Magnet hingezogen wird. Falls das Eisen auf den Magnet "knalllt" und dort "kleben" bleibt, hat sie sich sogar etwas verringert. Um das nun gebundene System Eisen-Magnet wieder zu trennen, muss Energie aufgewendet werden.

Wenn man nur das Eisengewicht betrachtet: wenn es sich im Kraftfeld bestehend aus der Gravitation und dem Magnetfeld Richtung Magnet bewegt, erhöht sich seine potentielle Energie nicht, sondern sie nimmt ab. Das Wegintegral über die resultierende Kraft ist ja positiv.

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 678

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

Wieso sollte er Energie verlieren?

Wenn er isoliert ist, verliert er sicher keine Energie.

Aber er ist ja in Kontakt mit einem Wärmebad sowie in einem äußeren aMagnetfeld. Dadurch kann es z.B. zum Verlust der Magnetisierung kommen.

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 678

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 678

Ok, man könnte statt des Supraleiters auch einen Permanentmagneten nehmen. Der wechselwirkt ja auch mit "Proben".
Aber wie muss ich mir das konkret vorstellen?
Durch welchen Effekt wird dem Magnetfeld "Energie entnommen"?

CrydiZ · Anmeldungsdatum: 03.12.2015 Beiträge: 12

ich finds echt schockierend. leihen mit der wortwahl vorwerfen, man kenne die physik nicht, und selbst bei jedem komentar noch ein bisschen mehr erfinden um ein argument zusammen zu schustern. ich will wirklich nicht diskriminieren, aber wenn das ein anständiger fachmann sehen würde, der würde sowas nicht ernst nehmen.

gemäß einer hochrechnung verliert ein dauermagnet etwa 1% pro jahr an leistung. ohne iwelche arbeit verrichtet zu haben. wenn man das magnetfeld eines dauermagneten stört wesentlich weniger. jedoch kann man unter umständen einen dauermagneten so nutzen, dass er recht viel arbeit verrichtet, bei minimalen stabilitätsverlust. das liegt an der ausrichtung der elektronenspins um die atomkerne. aufgrund von einflüssen die auf der erde ständig und alldurchdringend herschen (zb gravitation und erdmagnetfeld), wird ein magnetfeld immer wieder mit kleinen veränderungen konfrontiert.

jedoch der unterschied von einem elektrostatischen zu einem magnetischen feld, ist der, dass ein magnetfeld nicht statisch ist, sonst wäre es ja ein elektrostatisches feld. inzwischen sollte auch zum unterricht an der uni gehören, dass die elektronen spins die in den weißbezirken überwiegend gleich ausgerichtet sind, ein magnetfeld erzeugen. deutliche parallelen zum elektromagneten.

die frage ist nun: warum kann ein magnetfeld eines dauermagneten energie abgeben, ohne an der selben menge an energie zu verlieren?

ich weiß zum beispiel in zwischen, dass bei wasserstoff atomen (die einzigsten bei denen es möglich ist) die wahrscheinlichste position des elektrons im kern zu sein scheint. macht sinn. unterschiedliche ladungen zeihen sich an. aber warum gilt das nicht für andere atome? oder warum ist die tendenz bei ihnen anderst? ein freund der physik studiert meint, es lässt sich bei anderen atomen nicht berechnen aber messen.

eine weitere frage die deshalb geklärt werden müsste: warum kann ein elektron genug energie aufbringen um stabil genug zu sein, dass es wahrscheinlicher ist, dass das ganze atom sich verschiebt/verdreht, und zuvor auch noch eine zeit lang energie abgeben kann?

wäre es möglich, dass sich elektronen aus der umgebung mit energie versorgen? zb auf die selbe art wie subatomare teilchen für den moment auftauchen und dann wieder verschwinden? etwa wie hintergrundrauschen?

Auwi · Anmeldungsdatum: 20.08.2014 Beiträge: 602

Fehlt nur noch der "heilige Geist" als Energielieferant... Prost

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 678

Fangen wir noch mal an. Mich interessiert die Frage.

1. In welchen Fällen verliert ein Permanentmagnet Energie?
- alleine durch seine Existenz im zeitlichen Verlauf (auch im leeren Weltall)?
- wenn unbewegte Metallteile in der Nähe sind?
- wenn bewegte Metallteile in der Nähe sind?

2. TonS hat oben geschrieben:
"zum anderen wird dem Magnetfeld natürlich explizit Energie entnommen, z.B. durch Wechsewirkung mit Proben."

Wie ist das genau zu verstehen?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Generell gilt doch bei einer Wechselwirkung zwischen 2 Massen zum Beispiel anziehend wie bei der Gravitation, um diese zu trennen beziehungsweise einen Abstand zu erreichen muß Arbeit zugeführt werden.

Dabei ist egal welche der beiden Massen oder beide gleichzeitig man verschiebt, die gesamte Arbeit an der Wechselwirkung ist immer dieselbe.

Diese Arbeit steckt dann in der Lageenergie, im Abstand, lässt man diese wechselwirkung wieder frei gewähren, wird die Energie wieder in kinetische Energie umgewandelt. die beiden Massen beschleunigen wieder aufeinander zu.

dabei muß doch völlig egal sein um welche Wechselwirkung es sich dabei handelt.

Wenn ein Magnet eine Eisenschraube anzieht dann war die Lageenergie der Abstand schon vorher vorhanden, sind magnet und eisenschraube frei beweglich so werden beide aufeinander zu beschleunigen->kinetische Energie. hält man den Magnet fest so wird die Schraube zu beschleunigen hält man die Schraube fest so wird der Magnet zu beschleunigen.

will man den vorgang wiederholen muß man beide wieder trennen somit Arbeit reinstecken und einen Abstand erreichen und somit hat man wieder potentielle Energie bzw Lageenergie.

Es scheint mir hier so als wäre die grundsätzliche Frage danach woher kommt die Energie das Kräfte überhaupt wirken, Kräfte wirken einfach

Querdenker1995 · Gast

Also, es braucht eigentlich nur eine Formeln um die Frage zu beantworten.
E=mc², heißt also Energie ist von Masse und Geschwindigkeit abhängig.

Wenn wir den Magneten sehen denken wir er würde in Ruhe verweilen, tut er aber nicht da der Magnet sich ja im Raum bewegt, Erde, Sonnensystem, Galaxie.

Dann wird schnell klar der Magnet funktioniert nur weil er sich bewegt, die Masse bleibt nämlich konstant.
Was noch dazu kommt ist die Vakuumsenergie oder Nullpunktsenergie, heißt der leere Raum ohne eine Atom oder Quantum, hat auch Energie.
Diese steht dem Magneten außerdem zur Verfügung.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

Querdenker1995 · Gast

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

Querdenker1995 · Gast

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

audioslave888 · Anmeldungsdatum: 05.03.2022 Beiträge: 1

Bei einer Untersuchung der Van-der-Waals-Kräfte in Kolloidlösungen verwendete Hendrik Casimir zusammen mit Dirk Polder 1947 einen quantenmechanischen Ansatz, welcher zu einer Diskussion mit Niels Bohr führte. Bohr äußerte hierzu, „das muss etwas mit Nullpunktsfluktuationen zu tun haben“.[15] Casimir ging der Idee nach, die Anziehung zwischen neutralen Atomen könne vielleicht nur auf Vakuumfluktuationen beruhen, und veröffentlichte 1948 seine grundlegende Arbeit Über die Anziehung zwischen zwei perfekt leitenden Platten.[16] Darin beschrieb er eine theoretische Versuchsanordnung mit zwei Metallplatten im Vakuum, die sich seinen Berechnungen nach aufgrund der Vakuumenergie des elektromagnetischen Quantenfelds anziehen sollten (Casimir-Effekt).

Die Van der Waals Kraft beschreibt mitunter die Dipol-Dipol Effekte die für das Energiefeld von Dauermagneten verantwortlich sind somit haben die "nutzbare Nullpunktsenergieverfechter" doch recht! Haue / Kloppe / Schläge

Glaubt ihr wirklich das Aliens mit unserer verstaubten Physik und Wissen über Energie weit gekommen wären??? (Jetzt fragen die Klugscheisser sicher gleich welche Alien?) Wobei das eigentlich eine gute Antwort darauf wäre warum während der Coronapandemie plötzlich niemand mehr Dreisatz konnte ;P

Zeitlos · Gast

gast_free · Anmeldungsdatum: 15.07.2021 Beiträge: 195

Magnetisches Feld und Gravitationsfeld überlagern sich. Wird das Eisenstück durch den Magneten angehoben passiert folgendes.

1. Die potentielle Energie in Bezug auf das Gravitationsfeld wird größer.

2. Die "potentielle Energie" in Bezug auf das Magnetfeld wird kleiner.

Die Summen sollten Null sein.

Trennt man das Stück Eisen vom Magneten muss Energie zugeführt werden. In Bezug auf den Magneten erhöht sich potentielle Energie und in Bezug auf den Erdboden verringert sie sich wieder.

magnet0 · Gast

Also wenn ich einen Dauermagneten unter die Decke hafte dann trotzt er dort ja der Schwerkraft, fällt er dann irgendwann von alleine ab weil das er schwächer wird ? Irgendeine Arbeit muss er da ja verrichten oder bin ich falsch.

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Du bist falsch.

Viele Grüße
Steffen

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

magnet0 · Gast

Ist mir nicht klar, wenn ich den Magneten von der Decke lösen will muss ich eine Kraft anweden okay aber die Schwerkraft zieht doch permanent an ihm nur eben nicht stark genug ohne ihn abzulösen das hat keinerlei Auswirkungen ?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

Du betrachtest das ganze immer aus der Perspektive zweier einzelner Körper; vergiss das mal.

Schau dir deine Zimmerdecke an, und überlege dir, woher die Energie stammt, bzw. welche Energie verbraucht wird, so dass nicht die untere Hälfte der Betondecke sich ablöst und herabstürzt.

Bei den beiden Magneten ist es eben so, dass der Zustand des aneinander-Haftens energetisch günstiger ist als der Zustand des nicht-Haftens d.h. des Herunterfallens des unteren Magneten.

In keinem Fall wird Energie verbraucht.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

magnet0 · Gast

Die Decke hat einen Stahlträger der sie abstützt die schwebt ja nicht über mir weil das energetisch günstiger ist. Ich würde das jetzt mal mit einem Helium Atomkern vergleichen, da braucht es auch viel Energie um das zu trennen.
Wenn ich dann Energie zuführe um das zu trennen diese Energie aber nicht ausreicht dann ist ja trozdem diese Energie verbraucht worden. Bei der Schwerkraft ist das nicht der Fall? Das aber seltsam...

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

magnet0 · Gast

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 678

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

magnet0 · Gast

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18087

Nimm an, du könntest die Schwerkraft langsam einschalten. Während des Einschaltvorgangs von 0g auf 1g würde sich die Decke minimal deformieren. Nach Erreichen der konstanten Gravitation von 1g bleibt sie in diesem Zustand.

Das hat nichts speziell mit Gravitation zu tun, es wäre im Falle einer anderen Kraft ähnlich.