Magnetismus, Michael Faraday, Carl Friedrich Gauß und Nikola Tesla
Eigentlich geht es hier ja um Uhren und um die Wirkung von Magneten. Für die Betrachtung des Themas brauchen wir aber etwas Physik. Gerade das Thema Magnetismus ist ein bisschen geheimnisvoll.

Über dem, was damals der Physiklehrer da alles so erzählt hat liegt ein Mantel des Vergessens und irgendwie war das alles auch ziemlich verwirrend. Tröstlich an der Sache ist aber, dass auch die hellsten Wissenschaftler sich lange die Köpfe zerbrochen haben, was das denn eigentlich ist, wie und warum es funktioniert. Da kann ein Körper auf einen anderen eine Kraft ausüben, ohne ihn zu berühren, das hat auch sie fasziniert. Selbst heute tun sich die Wissenschaftler mit der Erklärung des Phänomens immer noch schwer.

1. Was ist ein Magnet?
2. Das Magnetfeld
3. Sättigung und Remanenz
4. Die Unruhespirale
5. Magnetfelder in der Praxis
6. Magnetfeldschutz
7. Was tun, wenn's denn doch passiert ist?
8. Die Zeitlinie

Was ist ein Magnet?
Ein Körper, der eben diese phänomenalen Kräfte besitzt. Man hat das zuerst am Mineral Magnetit, einem Eisenoxid, entdeckt, da kommt auch der Name her. Hans Christian Orsted, Andre Marie Ampere, Dominique Francois Jean Argo und Michael Faraday erkannten Stück für Stück, dass es viel mit Elektrizität zu tun hat.


v.l.n.r.: Michael Faraday; James Clerk Maxwell; Pierre-Ernest Weiss; Carl Friedrich Gauß; Nicola Tesla

James Clerk Maxwell hat das 1864 mit seinen Gleichungen zusammengefasst und erklärt. Nachdem man den atomaren Charakter der Materie erkannt hatte wurde auch klar, dass eigentlich alle Atome kleine Magnete sind. Durch die Bewegung der Elektronen hat jedes Atom ein Magnetfeld. Allerdings reagieren die verschiedenen Arten Atome sehr unterschiedlich, wenn man sie in ein Magnetfeld bringt. Einige wehren sich dagegen, z.B. Blei, Kupfer, Silber. Das Magnetfeld wird schwächer, man nennt diese Stoffe >diamagnetisch<.

Andere Atomarten mögen das Magnetfeld, es wird stärker. Diese Stoffe nennt man >paramagnetisch<. Diese Stoffe werden angezogen, aber teilweise nur sehr, sehr schwach. So schwach, dass man es nur merkt, wenn man extreme starke Magnetfelder aufbaut. Beispiele für solche Materialien sind Platin, Luft, Aluminium. Nimmt man das Magnetfeld wieder weg, ist alles wie vorher. Andere, wie Eisen, Nickel, Kobalt werden stark angezogen. Dies nennt man >ferromagnetisch<. 1907 hat Pierre-Ernest Weiss rausgefunden, dass sich die kleinen Molekularmagnete bei diesen Stoffen aneinander ausrichten.

Das tun sie sogar, wenn kein Magnetfeld von aussen auf den Körper wirkt. Dann richten sich Bereiche mit bis zu einer Milliarde Atome aneinander aus. Das hört sich viel an, ist aber absolut gesehen immer noch sehr klein, so meistens bis zu etwa einem 1000tel Millimeter. Diese kleinen "molekularen" Magneten nennt man >Weisssche Bezirke< und erst mal heben sich gegenseitig auf. Legt man aber ein äusseres Magnetfeld an, dann richten sich die Bezirke vorzugsweise danach aus, nimmt man das Magnetfeld wieder weg, dann fallen nicht alle in die ursprüngliche Richtung zurück. Ein Rest Magnetismus bleibt im Material zurück und man hat einen Magneten.

Das Magnetfeld
Um diesen Magneten herum herrscht nun also ein Magnetfeld. Was das ist, ist schon schwieriger zu erklären. Carl Friedrich Gauß hat sich damit beschäftigt, und der war ein echtes Genie und selbst der konnte es nicht erklären. Er hat es aber geschafft, ein Messgerät zu erfinden, mit dem man das Magnetfeld messen kann; genauer gesagt, die magnetische Flussdichte. HALT: Was ist den das nun schon wieder?

Der magnetische Fluss ist ein Teil der Modellvorstellung, die die Physiker benutzen, um das Ganze auch berechnen zu können. Obwohl da nichts wirklich fliesst, ist die Vorstellung einer Strömung doch ganz anschaulich und nützlich. Der Magnet hat erst mal eine Feldstärke. Das ist ein Potential, ein Art "Druck", den er auf die Umgebung ausübt. Ist "Nichts", d.h. Vakuum, in der Umgebung, dann fliesst auch nur wenig, ein bisschen halt. Nimmt man eine Magneten mit doppelter Feldstärke, dann fliesst auch doppelt so viel. Dieses "Wieviel" ist der magnetische Fluss. So wie es bei einem Fluss wichtig ist, ob sich die Menge Wasser durch ein breites Flussbett oder eine engen Canyon zwängen muss, so ist auch beim magnetischen Fluss die Fläche wichtig, durch die er läuft. Misst man also den magnetischen Fluss, der durch eine bestimmte Fläche geht, dann bekommt man die >magnetische Flussdichte<.

Weil Carl Friedrich Gauß das Messgerät dafür erfunden hat, das Magnetometer, hat man die Einheit nach ihm benannt: >Gauss<. Als Formelzeichen nimmt man ein grosses B. Später hat man dann gemerkt, dass die Einheit nicht so gut zum Rest des Systems passt, weswegen man die Einheit >Tesla< eingeführt hat. Die Umrechung ist einfach: 10000 Gauss sind 1 Tesla. Nikola Tesla hat’s zwar nicht erfunden, aber der war einer der grössten Elektrotechnikerfinder und ihm zu Ehren hat man den Namen gewählt.

Mit dem Modell wird die Rechnung für die magnetische Feldstärke H auch erst mal ganz einfach: Die Flussdichte ist gleich der magnetischen Leitfähigkeit mal der Feldstärke.

• B = µ(0) × µ(r) × H

HALT: Was ist diese >magnetische Leitfähigkeit<? Ganz einfach, kennen wir doch schon:

• diamagnetische Stoffe haben eine sehr schlechte Leitfähigkeit,
• paramagnetische eine bessere und
• ferromagnetische ein sehr hohe.

Das Vakuum hat man als Referenz genommen und festgelegt µ(r) = 1. Damit und mit der Einheit Ampere pro Meter (A/m) für die Feldstärke in ergibt sich µ(0) zu 1,257 × E-6 (kg m)/(A² s²). Hört sich im ersten Moment sehr krumm an, ist aber 4 × Pi × E-7 (V s)/(A m) und hat was mit der Kugeloberfläche zu tun.

Damit kann man jetzt die Permeabilitätszahl µ(r) für andere Stoffe messen.

• Diamagnetische Stoffe haben eine Permeabilität von kleiner 1 (praktisch und meistens fast 1, Kupfer z.B. 0,9999936).
• Paramagnetische Stoffe haben eine Permeabilität von grösser 1.
• Ferromagnetische Stoffe haben eine Permeabilität von sehr viel grösser als 1 (praktisch zwischen 4 und 500000).

Luft gehört im Übrigen zu den paramagnetischen Stoffen, mit 1,000001 unterscheidet sie sich aber praktisch kaum vom Vakuum.

Sättigung und Remanenz
Leider sind wir noch nicht ganz am Ende der zum Verständnis notwendigen Physik angelangt. Was passiert, wenn die magnetische Feldstärke in einem ferromagnetischen Stoff immer höher und höher wird und alle Weissschen Bezirke ausgerichtet sind? Dann ist das Ende der Fahnenstange erreicht, mehr Flussdichte geht dann nicht. Die ach so schöne einfache Formel von oben gilt dann nicht mehr. Dafür gibt’s gar keine Formel, das zeigt man am besten in einem Diagramm.



Die sogenannte Neukurve (grün) steigt zuerst mit zunehmender Feldstärke steil an, um dann immer flacher zu werden und um dann, wenn sie sich der Sättigung nähert, fast waagerecht zu verlaufen.



Interessant wird es, wenn man jetzt die Feldstärke wieder reduziert. Die Flussdichte geht nicht auf demselben Weg zurück wie bei der Neukurve, sondern es bleibt ein Rest Flussdichte zurück (rot). Diesen Rest nennt man Remanenz. Aus dem ursprünglich unmagnetischen Material ist ein Dauermagnet geworden.
Das Spiel kann man weiter treiben und weiter eine Feldstärke in entgegengesetzter Richtung einwirken lassen.



Bei der Koerzitivfeldstärke liegt zwar ein magnetisches Feld an, dies ist aber gerade stark genug, um das Permanentmagnetfeld des Dauermagnets aufzuheben, die Flussdichte im Material ist null. Dreht man dann die Feldstärke in negativer Richtung weiter auf, kommt es auch wieder zur Sättigung, nur eben mit umgekehrtem Vorzeichen. Das ganze Hin und Her kann man dann, wenn es einem Spass macht, beliebig oft machen. Man bewegt sich dann immer auf der roten Hysteresekurve.
Damit haben wir die notwendigen physikalischen Grundlagen zusammen, um uns der Uhr zuwenden zu können.

Die Unruhespirale
Die heisst im Englischen "hairspring", was ein ganz guter Ausdruck ist: "Haarfeder". Eine kleine, haardünne Spiralfeder, die die Unruhe in der Armbanduhr immer wieder zurückzieht und so für die harmonische Schwingung sorgt, die den Takt für das Räderwerk vorgibt. Kann sie das ungestört tun, ist der Takt gleichmässig, die Uhr läuft "genau". Die Drehmomente, die dabei wirken sind unvorstellbar klein, da sorgen leider schon kleine Störungen für Abweichungen. Ziehen sich die Windungen gegenseitig an, oder auch wenn sie sich abstossen, weil sie magnetisiert worden sind, dann stimmt das Gleichgewicht der Kräfte nicht mehr, die Uhr geht falsch. Im Extremfall können sich die Windungen so anziehen, dass zwei aneinander "kleben". Die ganze Windung wird dadurch praktisch "kurzgeschlossen", die effektive Länge der Feder nimmt dramatisch ab, die Uhr geht extrem vor, die Gangabweichung liegt in der Grössenordnung >Stunde pro Tag<.

Das ist nicht gut. Die Lösung wäre doch so offensichtlich: Warum nimmt man keine Spiralfeder aus nicht ferromagnetischem Material? Das haben schon viele ausprobiert. Nur taucht dabei wie ein Springteufel ein anderes Problem aus der Kiste der möglichen Ursachen von Gangabweichungen auf: die Temperatur. Prinzipiell dehnt sich jedes Material aus, wenn es erwärmt wird. Die Unruhe wird grösser, die Feder länger, die Uhr läuft langsamer. Wobei die Längenausdehnung alleine noch gar nicht so schlimm wäre, sie macht nur ein paar wenige Zehntelsekunden pro Tag und °Celsius. Aber das Material wird auch weicher und das macht bei einer Stahlfeder so 10 bis 20 Sekunden pro Tag und °Celsius aus. Das ist nicht gut.

Aber es ist auch gleich der Weg zu dem Trick, der heute üblicherweise verwendet wird. Es gibt Stoffe, die in einem ganz bestimmten Temperaturbereichen bestimmte molekulare Strukturen annehmen. Beim Übergang von einem in den andern Temperaturbereich gilt dann das oben genannte prinzipielle Verhalten "je wärmer, je weicher" nicht mehr. Es kann sogar zu einer Verhärtung kommen. Man hat lange gesucht, um eine passende Kombination aus Spiralfeder und Unruhe zu finden, bei der bei Raumtemperatur sich die beiden Effekte so ergänzen, dass sie sich einigermassen aufheben. In den dreissiger Jahren hat Reinhard Straumann dann die Kombination Nivarox Spiralfeder und Glucydur Unruhe entwickelt. Mit etwas Glück kommt man dabei auf unter eine Sekunde pro Tag und °C. Auch bezüglich Sättigung und Remanenz ist die Nivaroxfeder gar nicht mal so schlecht.

Man hatte sogar Kombinationen gefunden, die nicht ferromagnetisch sind, nur war die Serienfertigung nicht in den Griff zu bekommen, zu viel Ausschuss, zu schlecht reproduzierbar, zu teuer. Aktuell wirbt wieder ein grosser Hersteller mit seiner sogenannten "paramagnetischen Spiralfeder", allerdings veröffentlicht dieser leider weder Informationen, welche Remanenz sein Werkstoff hat, noch wie gut die Temperaturkompensation damit genau ist. Insofern kann man nicht sagen, ob und welche tatsächliche Verbesserung zur alten Kombination Nivarox plus Glucydur vorliegt.

Magnetfelder in der Praxis
Mit einem Magnetfeld kommen wir alle dauernd in Berührung: dem Erdmagnetfeld. Am Äquator beträgt die Flussdichte etwa 30µT, an den Polen 60µT und in Mitteleuropa so rund 48µT. In Luft sind das also etwas unter 40A/m. Das ist wirklich wenig. Zum Vergleich: Die DIN 8309, die festlegt, ab wann sich eine Uhr >amagnetisch< nennen darf, nennt als Grenzwert 4800A/m (6mT). Da ist das Erdmagnetfeld natürlich weit davon entfernt, über zwei Zehnerpotenzen. Die Nivarox Unruhefeder schafft die Forderung der Norm ohne weitere Massnahmen. Selbst wenn man berücksichtigt, dass die Norm als bleibende Abweichung 30 Sekunden pro Tag zulässt (erstaunlich viel!), das Erdmagnetfeld ist keine Bedrohung.

Wie kann man sich 4800A/m vorstellen?
Die Haftmagneten, die wohl jeder kennt, sie kleben an Whitebords, Tafeln, Kühlschränken in allen möglichen Farben und Grössen, um Zettel und ähnliches festzuhalten, die liegen in dieser Grössenordung, wenn sie etwas kräftiger sind sogar darüber.


Haftmagnete

Warum sind unsere Uhren denn dann nicht andauernd magnetisiert?
Sie sind dauern magnetisiert. Aber bitte nicht erschrecken, meistens ist so wenig, dass es gar nicht auffällt. Ein deutscher Uhrenhersteller hat Zahlen veröffentlicht, dass circa die Hälfte aller getragenen Uhren eine nachweisbare Magnetisierung aufweisen. Dass sie so wenig magnetisiert sind hängt mit der oben schon erwähnten Kugeloberfläche zusammen.

• Die Oberfläche einer Kugel nimmt mit dem Radius im Quadrat zu.
• Flussdichte war der Fluss geteilt durch die Fläche.

Deswegen nimmt die Flussdichte mit dem Abstand zum Magnet im Quadrat ab (Siehe Beitrag >Dipole< weiter unten!). Hat man beispielsweise in 1mm Abstand 20mT, dann sind es in 10mm 0,2mT und in 100mm 2µT, also weniger als das Erdmagnetfeld. Man muss also diesen haushaltsüblichen Magneten schon sehr nahe kommen, damit es zu Problemen kommt.

Wo lauern sonst noch solche Magnete?
Spielzeug, da steht irgendwo >Magneto< oder so was ähnliches drauf. Oft als Kugeln und Stäbe, aus den man lustige Sachen bauen kann, wobei die Kugeln eher harmlos sind; die Stäbe sind die Magnete.


Magnetbaukasten

Gemeiner sind schon die versteckten Exemplare, die irgendwelche Klappen oder Türen festhalten. Kühlschranktüren werden heute so gebaut, weil die Verriegelung mit Schloss von früher manchmal zur Todesfalle wurde. Kinder haben sich drin versteckt und kamen nicht mehr raus. Auch die Bundesbahn hat da eine besondere Erwähnung verdient: sie hatte ein Zeit lang Klapptische, bei denen der Magnet zum Hochhalten nicht im Vordersitz, sondern in der Tischplatte eingebaut war. Laptopbenutzer, die ihre Festplatte über dem Magnet haben drehen lassen, hatten ihre besondere Freude!

Eigentlich stecken auch in (fast) allen kleineren Gleichstrommotoren und Lautsprechern starke Permanentmagnete. Nur sind die da eingebaut, um eine bestimmte Bewegung zu erzeugen und die Konstrukteure haben sich normalerweise ziemlich viel Mühe geben, den magnetischen Fluss genau und nur dorthin zulenken, wo er gebraucht wird. Also nicht irgendwo in die Umgebung, sondern nach innen. Beim Basteln an so was natürlich aufpassen. Manchmal lassen sich Streuverluste nicht ganz vermeiden, zum Beispiel die Schrauben, die die Hochtöner von HiFi-Lautsprechern zusammenhalten, erzeugen öfters ein ziemlich starkes Magnetfeld in ihrer unmittelbaren Umgebung.

Werkzeuge sind auch manchmal mit Magneten versehen, wenn sie was halten sollen.


Messuhrenständer mit abschaltbarem Magnet und Messuhr

Gibt es auch richtig starke Magnete?
Ja, aber nicht im normalen Haushalt. Krankenhäuser und Forschungseinrichtungen haben so was. Man kann wie schon gesagt praktisch jedes Material magnetisch anregen, wenn der Magnet nur stark genug ist. Dies macht sich die Kernspintomographie zu nutze, um ohne Röntgenstrahlen oder Aufschneiden in den Patienten hineinzusehen. In der Kernforschung werden mittels Magneten Atompartikel beschleunigt, die Magnete dafür sind die aktuell stärksten Magnete überhaupt. Aber: da stehen überall so viele Warnschilder rum, da kommt man mit Uhr eigentlich gar nicht erst hin. (Ohne meistens auch nicht )

Wer mal ein interaktives Naturwissenschaftsmuseum wie das Technorama in Winterthur besucht: Auch da stehen an den betroffenen Stellen Warnschilder.

Nachtrag Oktober 2010:
Die Firma war so nett, ein Gaußmeter anzuschaffen, das Gleich- und Wechselfelder messen kann.
Damit haben wir einige Magnete ausgemessen, unter anderem auch die oben gezeigten.

• Die Whiteboardmagnete
  ~4 mm über der Plastikkappe:
  • Der grosse dicke Graue: 60 mT = 600 Gauß = ~4800 A/m
  Auf der Magnetseite, unmittelbar auf der Haftfläche:
  • Der grosse dicke Graue: 0,10 bis 0,13 T = 1000bis 1300 Gauß = ~90000 A/m
  • Die drei mittleren Flacheren: 0,1 T = 1000 Gauß = ~80000 A/m
  • Der kleine Rote: 0,08 T = 800 Gauß = ~64000A/m
• Das Spielzeug
  • Direkt am Ende der Stäbe: 0,48 T = 4800 Gauß = ~380000 A/m
  • In der Nähe (~1cm Abstand) des zusammengebauten Körpers: 20 mT = 200 Gauß = ~1600 A/m
    (Die Stäbe schliessen sich quasi gegenseitig über die Kugel kurz)
• Der Messuhrenständer: 60 mT = 600 Gauß = 4800 A/m

Magnetfeldschutz
Will man mehr als die 4800A/m der Norm, dann gibt es dafür eine relativ einfache Möglichkeit. Wie schon gezeigt gibt es Materialien mit unterschiedlicher magnetischer Leitfähigkeit. Bei Luft ist sie eher sehr schlecht, bei Edelmetallen auch nur sehr gering; aber Weicheisen hat eine sehr gute Leitfähigkeit. Genau so, wie sich Wasser im Fluss den Weg des geringsten Widerstandes nach unten sucht, so sucht sich der magnetische Fluss lieber den leichten Weg. Bietet man ihm auf seinem Weg ein Stück Weicheisen, so konzentrieren sich die Feldlinien darin. Das, was da durch geht fehlt dann natürlich in der Umgebung. Umschliesst man einen begrenzten Raum mit einem Gehäuse aus Weicheisen, so leitet dieses den magnetischen Fluss um den Innenraum herum. Der bleibt wie eine Insel im Fluss "trocken", also ohne Magnetfeld. Das Ganze nennt man dann Abschirmung.

In der Praxis funktioniert das bei einer Armbanduhr nicht ganz perfekt, weil man noch ein paar Löcher in der Abschirmung braucht, um Zeiger und Aufzugswelle durchzuführen. Eventuell will man noch ein Datumsfenster aussparen und irgendwo muss man es zum Montieren und Reparieren öffnen können. Spalten sind also auch unvermeidbar. Im Schnittbild ist das abschirmende Innengehäuse grau hervorgehoben, die Öffnungen und Spalte sind rot gekennzeichnet:


Bildquelle: © IWC, Schaffhausen

Für eine dramatische Verbesserung reicht es aber allemal. Ein Schutz bis 80000A/m wird von verschiedenen Herstellern so angeboten. Normalerweise kann man Magnetfelder nicht sehen, aber in einer Computersimulation kann man die unterschiedlichen Flussdichten als Farbspektrum darstellen, rot ist eine hohe Flussdichte, blau ohne Magnetfeld:


Bildquelle: © IWC, Schaffhausen

Was tun, wenn's denn doch passiert ist?
Ganz wichtig: DON'T PANIC!
Es ist nichts wirklich kaputt.

Die geordnete Ausrichtung der Weissschen Bezirke löst sich von alleine wieder auf, wenn es warm genug wird. Leider sind die bei Metallen dafür notwendigen Temperaturen etwas hoch, so zwischen ein paar hundert und tausend Grad Celsius, je nach Metall. Die Methode scheidet also für Armbanduhren komplett aus.

Theoretisch könnte man ja die Koerzitivfeldstärke anlegen und so den magnetischen Fluss beseitigen. Nur weiss man ja nicht, ob die Magnetisierung wirklich bis zur Sättigung war, und schon gar nicht weiss man die genaue Richtung. Die Koerzitivfeldstärke müsste ja genau in Gegenrichtung angelegt werden. Das klappt also leider auch nicht.

Aber es gibt einen Trick, und der ist gut. Man bekämpft den Teufel mit dem Belzebub, Feuer mit Feuer und den Magnetismus mit mehr Magnetismus. Man setzt die Uhr einem sehr starken Magnetfeld aus, aber keinem Permanentmagnetfeld, sondern einem Wechselmagnetfeld. Das Magnetfeld wechselt, wie der Name schon sagt, andauernd die Richtung. Dann beginnt der Trick. Man lässt das Magnetfeld mit jedem Richtungswechsel ein klein wenig schwächer werden. Wirklich nur ein klein wenig, so dass die Koerzitivfeldstärke auf jeden Fall überschritten wird, aber die ursprüngliche Feldstärke nicht mehr ganz erreicht wird.



War man am Anfang auf der roten Kurve, so endet die erste Blaue schon bei einer etwas kleineren Feldstärke, somit landet man beim nächsten Richtungswechsel auch bei einer etwas kleineren Remanenz. Und das macht man einfach so immer weiter. Deutlich öfters, als in dem Diagramm dargestellt, aber da pro Sekunde so typischerweise 100 Wechsel stattfinden dauert es nur ein paar Sekunden, bis man bei praktisch null Feldstärke, keinem Fluss und ohne Remanenz angekommen ist. Die Uhr ist entmagnetisiert.
Wo findet man nun so eine Wunderapparatur, die das macht? Da ein Uhrmacher es öfters braucht, hat er heute üblicherweise ein Entmagnetisiergerät.


Witschi Teslascope. Bildquelle: © Witschi Electronic AG, Büren a.A.

Einfach drauflegen und Knopf drücken, ganz schnell und ohne grossen Aufwand erledigt. Eine nicht geschirmte Uhr muss man dafür noch nicht einmal öffnen; es ist so harmlos für die Uhr, dass man es auch ohne konkreten Anlass einfach mal so machen lassen kann. Aber nicht schimpfen, wenn sie danach etwas anders geht. Dann war sie halt magnetisiert, ohne dass man es gemerkt hat.


Greiner Magnomatic. Bildquelle: © Greiner vibrograf AG, Langenthal

Man kann es sogar selber machen, indem man ein Wechselmagnetfeld per Wechselstrommagnet erzeugt und die Feldstärke durch langsames Entfernen vom Magnet reduziert. Aber das ist eher was für Bastler und Tüftler, die sich mit dem Thema Magnetismus und Elektrizität eh’ schon gut auskennen und damit umgehen können, nichts für Amateure.

Die Zeitlinie

Aufgrund einer Vorschrift für Luftfracht war eine nähere, neue Auseinandersetzung mit dem Thema notwendig. Man lernt immer noch dazu.

Die Vorschrift besagt, dass Magnete, die

• über 0,525 µT Feldstärke in 4,6 Metern Distanz haben, gar nicht
• über 0,2 µT Feldstärke in 2,1 Metern Distanz haben, nur als Gefahrgut

befördert werden dürfen. Das ist verdammt wenig, rund 1/100tel der Stärke des natürlichen Erdmagnetfelds. Das ist mit konventionellen Mitteln gar nicht mehr genau genug messbar. Bevor eine (sauteure) Messung im Speziallabor fällig wurde, wurde nach Möglichkeiten gesucht, vorab eine grobe Abschätzung zu machen, wie die Chancen stehen, wenn man den Magnet irgendwie "einpackt".

Dazu habe ich noch mal genau in der Fachliteratur gesucht und bin beim magnetischen Dipol fündig geworden. Hier gibt es eine Formel für die Stärke im Fernfeld (in Luft, Vakuum, etc.). Wenn man erst mal weiss, wonach man genau suchen muss findet man sie sogar in wikipedia:



Der erste Bruch ist die oben erwähnte Kugeloberfläche. Der zweite Bruch aber besagt, dass die Feldstärke am Dipol in erster Näherung sogar hoch 3 abnimmt. Eine Computersimulation zeigte auch ab einer Distanz, die je nach Geometrie so das zwei~ bis fünffache der grössten Diagonale des Magnets, ein solches Verhalten. Daraufhin wurde noch mal eine Messung "so genau wie im normalen Labor möglich" zwischen 5 und 50 cm gemacht, und auch die bestätigt, das es hoch 3 abnimmt. Zwischen 5 und 50 cm also um Faktor 1000.

Zugrunde lagen richtig knackige Scheibenmagnete mit 4 kg Haltekraft. 12 mm Durchmesser, 6 mm dick, mit blossen Händen hat man sehr viel Mühe, sie von einer Stahlplatte abzuziehen. Jenseits der o.g. 50 cm verschwand das Magnetfeld im Erdmagnetfeld und war selbst als Differnzmessung nicht mehr quantifizierbar.