So bestimmen Sie den Nord- und Südpol eines Magneten

Kurzantwort: Welches Ende ist der Nord- bzw. Südpol?

Prüfen Sie nahe der Mitte der vorgesehenen Polfläche und nicht an einer Kante. In Kantennähe verlaufen die Magnetfeldlinien gekrümmt, wodurch sich die Kompassnadel seitwärts drehen kann.

Warum lässt sich die Magnetpolarität mit einem Kompass bestimmen?

Eine Kompassnadel ist selbst ein kleiner Magnet. Ihr nordsuchendes Ende ist üblicherweise mit N, rot oder durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Das mit N gekennzeichnete Ende wird vom Südpol eines Magneten angezogen und von dessen Nordpol abgestoßen. Dies entspricht der Grundregel, dass sich ungleichnamige Pole anziehen und gleichnamige Pole abstoßen, wie erläutert in OpenStax Physik.

Die Terminologie kann verwirrend sein. Der nordsuchende Pol eines Kompasses zeigt ungefähr zum geografischen Norden. In der einfachen magnetischen Polbezeichnung verhält sich die Region nahe dem geografischen Nordpol wie ein magnetischer Südpol, obwohl sie im geografischen Sprachgebrauch üblicherweise als magnetischer Nordpol bezeichnet wird. Das Institute of Physics erläutert diesen Unterschied in der Benennung.

Magnetpole dürfen nicht als positive und negative elektrische Ladungen bezeichnet werden. Nord und Süd kennzeichnen die magnetische Polarität, nicht die elektrische Ladung.

Wie prüft man einen Magneten mit einem Kompass?

Gehen Sie bei einem herkömmlichen zweipoligen Magneten wie folgt vor:

1. Entfernen Sie andere Magnete, Stahlwerkzeuge, Motoren, Lautsprecher und eingeschaltete elektrische Geräte aus dem Prüfbereich.
2. Legen Sie den Kompass auf eine stabile, nichtmagnetische Oberfläche.
3. Warten Sie, bis die Kompassnadel zur Ruhe kommt.
4. Führen Sie ein Ende oder eine Fläche des Magneten langsam an den Kompass heran.
5. Halten Sie den Magneten so weit entfernt, dass sich die Nadel frei drehen kann.
6. Beobachten Sie das mit N gekennzeichnete Ende der Kompassnadel.
7. Wiederholen Sie die Prüfung am gegenüberliegenden Ende bzw. an der gegenüberliegenden Fläche.
8. Kennzeichnen Sie den ermittelten Pol sofort, wenn für die Anwendung eine dauerhafte Orientierungskontrolle erforderlich ist.

Zeigt das mit N gekennzeichnete Ende zur geprüften Fläche, handelt es sich um den Südpol. Dreht es sich von der Fläche weg, handelt es sich um den Nordpol.

Die Prüfung beider Seiten ermöglicht eine sinnvolle Gegenkontrolle. Ein herkömmlicher axial magnetisierter Scheibenmagnet, sollte sich an einer ebenen Fläche als Nordpol und an der gegenüberliegenden ebenen Fläche als Südpol verhalten.

Was ist zu tun, wenn der Kompass kein eindeutiges Ergebnis liefert?

Ein Kompass eignet sich am besten für einfache Stab-, Block-, Scheiben- oder Zylindermagnete mit jeweils einem Nord- und einem Südpol. Für eng beieinanderliegende Pole mehrpoliger Magnete und vollständige Magnetbaugruppen ist er weniger geeignet.

Mit welchen anderen Methoden lassen sich Magnetpole bestimmen?

Magnet mit bekanntem Pol verwenden

Mit einem geprüften Referenzmagneten lässt sich die Polarität eines anderen Magneten bestimmen.

Führen Sie dessen bekannten Nordpol an die zu prüfende Oberfläche heran:

• Stoßen sich die Magnete ab, ist die geprüfte Oberfläche ebenfalls ein Nordpol.
• Ziehen sie sich an und wurde bereits bestätigt, dass der Prüfling ein Magnet ist, handelt es sich bei der geprüften Oberfläche wahrscheinlich um einen Südpol.

Die Abstoßung liefert das eindeutigere Ergebnis, da auch unmagnetisierter ferromagnetischer Stahl von beiden Polen eines Permanentmagneten angezogen werden kann. Allein anhand der Anziehung lässt sich daher nicht nachweisen, dass ein unbekanntes Metallteil eine bestimmte magnetische Polarität aufweist.

Elektronisches Polprüfgerät verwenden

Ein elektronisches Polprüfgerät kann in der Nähe einer magnetischen Oberfläche N oder S anzeigen. Bei der Prüfung vieler einfacher Magnete kann es schneller als ein Kompass sein.

Erfassungsabstand, Anzeigekonvention und geeigneter Feldstärkebereich hängen jedoch vom jeweiligen Gerät ab. Prüfen Sie den Detektor anhand eines bekannten Referenzpols und beachten Sie die Bedienungsanleitung, bevor Sie ihn für die Wareneingangs- oder Produktionsprüfung einsetzen.

Stellen Sie bei eng beieinanderliegenden Polen sicher, dass die Sensorfläche klein genug ist, um die erforderliche Polanordnung aufzulösen.

Gaussmeter oder Hallsonde verwenden

Ein Gaussmeter misst die magnetische Flussdichte an der Position der Sonde. Ein Messwert mit Vorzeichen kann auch die Feldrichtung anzeigen, jedoch nur, wenn Folgendes bekannt ist:

• Erfassungsrichtung der Sonde.
• Vorzeichenkonvention des Messgeräts.
• Ausrichtung der Sonde.
• Messposition.
• Abstand beziehungsweise Luftspalt zum Magneten.
• Verfahren für Nullabgleich und Funktionsprüfung.

Gehen Sie nicht davon aus, dass ein positiver Messwert immer Nord und ein negativer Messwert immer Süd bedeutet. Das Ergebnis hängt davon ab, wie der Hersteller die positive Erfassungsrichtung der Sonde definiert.

Ein Gaussmeter ist besser geeignet als ein Kompass, wenn der Käufer sowohl die Feldrichtung als auch einen spezifizierten Magnetfeldwert prüfen muss. Werden die Messwerte für die Abnahme verwendet, müssen die Prüfbedingungen festgelegt sein.

Lässt sich ein Smartphone verwenden?

Das Magnetometer eines Smartphones kann Änderungen der Magnetfeldstärke und -richtung veranschaulichen, jedoch unterscheiden sich die Sensoren, Koordinatensysteme und Apps verschiedener Smartphones.

Für einen grundlegenden Versuch kann dies nützlich sein, sollte jedoch nicht als alleinige Methode für die Fertigungsprüfung, Chargenfreigabe oder eine Entscheidung über eine sicherheitsrelevante Baugruppe dienen.

Können Sie den Magneten frei aufhängen?

Ein leichter Stabmagnet, der frei drehbar aufgehängt ist, richtet sich normalerweise annähernd am Erdmagnetfeld aus. Das zum geografischen Norden weisende Ende wird als nordsuchender Pol bezeichnet.

Diese Methode ist einfach, reagiert jedoch empfindlich auf Metall in der Nähe, andere Magnete, Luftbewegungen und Reibung an der Aufhängung. Sie eignet sich eher zur Demonstration als für eine kontrollierte Prüfung.

Welche Methoden eignen sich nicht zur zuverlässigen Bestimmung von Nord- und Südpol?

Anziehung durch Stahl

Ein Gegenstand aus Stahl kann von beiden Polen angezogen werden. Daraus lässt sich nicht erkennen, ob die geprüfte Fläche den Nord- oder Südpol bildet.

Farbe des Magneten

Rote und blaue Lackierungen sind gängige Kennzeichnungen für Lehrzwecke. Es gibt jedoch keine allgemeingültige Regel, nach der jedes rote Ende den Nordpol und jedes blaue Ende den Südpol bildet.

Auch die Farbe der Beschichtung gibt keinen Aufschluss über die Polarität des Magneten. Nickel-, Zink-, Epoxid- und andere Beschichtungen werden zum Schutz oder entsprechend den Anwendungsanforderungen ausgewählt, nicht als allgemeingültige Polkennzeichnung.

Form des Magneten

Aus der Form eines Magneten lässt sich seine Magnetisierungsrichtung nicht ableiten. Zwei Scheibenmagnete mit identischen Abmessungen können axial, diametral oder nach einem kundenspezifischen mehrpoligen Muster magnetisiert sein.

Prüfen Sie die Magnetisierungsrichtung stets separat.

Eisenspäne und Magnetfeld-Sichtfolie

Eisenspäne können den allgemeinen Verlauf des Magnetfelds sichtbar machen, kennzeichnen einen Bereich jedoch nicht als Nord- oder Südpol.

Mit handelsüblicher Magnetfeld-Sichtfolie lassen sich Polgrenzen und Feldmuster erkennen. Sie sollte jedoch nicht automatisch als N/S-Anzeige betrachtet werden. Einige spezielle Anzeigeprodukte funktionieren anders; daher ist die jeweilige Dokumentation zu prüfen.

Wie beeinflusst die Magnetisierungsrichtung die Pollage?

Die Pollage hängt von der Magnetisierungsrichtung ab, nicht nur von der physischen Form des Magneten.

A Ein Ringmagnet ist nicht automatisch radial magnetisiert. Viele Ringmagnete sind axial magnetisiert, wobei Nord- und Südpol auf den beiden flachen Ringflächen liegen.

Bei kundenspezifischen Neodym-Magneten, sollte die Magnetisierungsrichtung in der technischen Zeichnung angegeben werden, anstatt sich auf Formbezeichnungen wie Scheibe, Ring oder Block zu verlassen.

Warum ist die Polarität eines Magneten in einer Baugruppe wichtig?

Wenn ein Magnet lediglich eine unmagnetisierte Stahlplatte anzieht, hat die Ausrichtung als Nord- oder Südpol möglicherweise keinen Einfluss auf die grundlegende Haftfunktion.

Die Polarität wird wichtig, wenn der Magnet mit Folgendem zusammenwirkt:

• Ein weiterer Permanentmagnet.
• Ein Hall-Sensor oder magnetischer Encoder.
• Ein Motorrotor oder -stator.
• Eine Magnetkupplung.
• Ein mehrpoliger Ring.
• Eine Halbach-Anordnung.
• Ein polaritätssensitives Detektionssystem.

Wird ein Magnet in der falschen Ausrichtung eingebaut, kann sich Anziehung in Abstoßung ändern, die Reaktion eines Sensors umkehren oder das vorgesehene Feldmuster gestört werden.

Bei diesen Anwendungen sollte die Anforderung nicht lediglich mit “magnetisiert” angegeben werden. In der Zeichnung oder Spezifikation sollten die erforderliche Magnetisierungsrichtung, Polanordnung und Abnahmemethode festgelegt sein.

Wie sollten Einkäufer die Polarität einer Charge prüfen?

1. Freigegebenen Zeichnungsstand bestätigen.
2. Feststellen, ob sich die Abnahme auf die N/S-Zuordnung, die Polfolge, den Feldwert oder die Funktionsreaktion bezieht.
3. Einen verifizierten Referenzmagneten oder eine freigegebene Referenz festlegen.
4. Einen für Polgröße und Polabstand geeigneten Detektor auswählen.
5. Prüfposition, Ausrichtung und Abstand festlegen.
6. Eine Vorrichtung verwenden, wenn eine reproduzierbare Positionierung erforderlich ist.
7. Geprüfte Teile kennzeichnen oder getrennt halten, um Vermischungen zu vermeiden.
8. Ergebnisse und etwaige nichtkonforme Teile dokumentieren.
9. Bei der Montage nach Möglichkeit Ausrichtungsmerkmale oder Verwechslungssicherungen einsetzen.
10. Eine Funktionsprüfung durchführen, wenn sich die Funktionsfähigkeit der Baugruppe nicht allein anhand der Polarität nachweisen lässt.

Ein aussagekräftiges Prüfprotokoll kann folgende Angaben enthalten:

• Teilenummer.
• Zeichnungsrevision.
• Geforderter Pol oder geforderte Polfolge.
• Prüfposition.
• Ausrichtung der Vorrichtung.
• Identifikation des Messgeräts bzw. der Referenz.
• Ergebnis.
• Datum und Prüfer.

Wenn ein Magnetfeldwert als Abnahmekriterium dient, sind auch Messsonde, Luftspalt, Messrichtung und zulässiger Bereich festzulegen. Ein dokumentierter Plan kann außerdem die Kommunikation mit dem Qualitätsmanagement Team des Lieferanten unterstützen.

Wie sollte das Abnahmekriterium konkret lauten?

“Magnetpolarität prüfen” ist für eine Fertigungszeichnung oder Bestellung möglicherweise zu ungenau.

Wählen Sie die zur Anwendung passende Abnahmegrundlage:

Eine Polaritätsprüfung weist nicht automatisch nach, dass das Magnetfeld für die Anwendung ausreichend stark ist. Ebenso belegt ein einzelner an der Oberfläche gemessener Feldwert nicht zwangsläufig die Leistungsfähigkeit beim tatsächlichen Arbeitsluftspalt.

Welche Angaben gehören in eine Angebotsanfrage?

Geben Sie bei einem kundenspezifischen oder polaritätssensitiven Magneten Folgendes an:

• Magnetwerkstoff und -güte, falls bereits festgelegt.
• Vollständige Abmessungen und Toleranzen.
• Magnetisierungsrichtung.
• Polzahl.
• Erforderliche Polfolge oder Polteilung.
• Position der Polkennzeichnung.
• Montageausrichtung.
• Arbeitsabstand oder Luftspalt.
• Angaben zu Gegenmagnet, Stahlbauteil oder Sensor.
• Betriebstemperatur.
• Erforderliches Prüfverfahren.
• Ob die Abnahme anhand der N-/S-Polzuordnung, des Feldwerts, der Feldverteilung oder der Funktionsreaktion erfolgt.
• Ob die Polmarkierung nach der Montage sichtbar bleiben muss.

Wenn sich das Magnetisierungsmuster nur schwer in Worten darstellen lässt, fügen Sie eine gekennzeichnete technische Zeichnung, Skizze oder ein Muster bei.

Osenc kann technische Zeichnungen, Skizzen, Muster und Anwendungsanforderungen prüfen und Sie dabei unterstützen, die Magnetisierungsrichtung, die Polanordnung und eine geeignete Prüfmethode zu klären. Bei komplexen Baugruppen kann eine Magnetsimulation die Konstruktionsbewertung unterstützen. Zur Verifizierung der tatsächlich gefertigten Teile ist jedoch weiterhin eine physische Prüfung erforderlich.

Häufig gestellte Fragen