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könne. Mit seinen Untersuchungen zur
vis electrica
(von ihm stammt auch der Gebrauch dieses Wortes)
leitete er die moderne Lehre der Elektrizität ein. Er
unterschied als Erster eindeutig zwischen Magnetis-
mus und der statischen Elektrizität, untersuchte die
elektrische Aufladung an vielen Substanzen, nicht nur
an dem namensgebenden, im Griechischen Elektron
(
;
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o
/
genannten Bernstein. Während manche
seiner Zeitgenossen meinten, die Spitze der Kom-
passnadel werde vom Polarstern angezogen, zeigte er
überzeugend, dass die Erde insgesamt als ein einziger
Magnet mit zwei Polen angesehen werden muss. Dies
folgerte er auch aus der vom deutschen Mathemati-
ker, Instrumentenbauer und späteren Priester Georg
Hartmann 1544 entdeckten Inklination des Erdma-
gnetfelds. Hartmanns Entdeckung wurde aber kaum
öffentlich bekannt. Erst der englische Seemann und
Kompasshersteller Robert Norman machte die Inkli-
nation der Magnetnadeln allgemein bekannt und kon-
struierte Jahre später die erste Inklinationsbussole.
Entscheidend für das Verständnis des Magnetis-
mus waren jedoch Gilberts eigene Experimente mit
einem kugelförmigen Magneten, den er
terrella
nann-
te. Sein Hauptwerk
Über den Magneten, Magnetische
Körper und den großen Magneten Erde (de magne-
te, magnetisque corporibus, et de magno magnete
tellure)
erschien 1600 und gibt einen weiten Über-
blick über seine Forschungen zum Magnetismus und
zu Phänomenen der Elektrizität. Dazu gehört auch
seine Überzeugung, dass der Erdmagnetismus direkt
mit der Drehbewegung (er war Anhänger der koper-
nikanischen Lehre) der Erde zusammenhänge. Nach
seiner Vorstellung war der Magnetismus die „Seele“
der Erde - woraus er eine ganze „magnetische Philo-
sophie“ entwickelte. Zeitgenossen Gilberts schätzten
seine Leistung als Physiker hoch ein; Johannes Kepler
und Galileo Galilei etwa waren an seinen Ausführun-
gen zur Drehbewegung der Erde sehr interessiert. Er
vertrat sogar die Ansicht, die Planeten würden von ei-
ner Art magnetischer Kraft auf ihren Bahnen gehalten.
Eine Sammlung unvollendeter Schriften William
Gilberts wurde im Jahr 1651 von seinem Halbbruder
unter dem Titel
Neue Philosophie über unsere sub-
lunare Welt (de mundo nostro sublunari philosophia
nova)
veröffentlicht. Sie hinterließ bei Weitem nicht
den Eindruck wie sein Hauptwerk, das sich als weg-
weisend für die naturwissenschaftliche Forschung der
nachfolgenden Generationen erwiesen hat.
Aufruf: 16.05.2010; Encyclopædia Britannica Online
2010
(auch Bildquelle: © Titelseite von de magne-
Eine fundamentale Eigenart magnetischer Größen ist,
dass sie nie als Einzelmenge auftreten, sondern ausschließ-
lich als Dipole, d. h. immer als Paare unterschiedlicher Po-
larität. Aus dem magnetischen Nordpol eines Stabmagneten
treten die Feldlinien aus. In Analogie zur Elektrostatik wer-
den magnetische Nordpole daher als Quellen des Magnet-
felds bzw. positive Pole betrachtet, entsprechend Südpole
als Senken bzw. negative Pole. Die Magnetfeldlinien eines
Stabmagneten und die einer Stromspule sind äquivalent, da
Ströme die Quellen von Magnetfeldern sind. Der Eisenkern
verstärkt aufgrund seiner hohen magnetischen Permeabilität
das von der Stromspule erzeugte Feld, da dieses die im Ei-
sen vorhandenen atomaren Elementarmagnete gleichrichtet.
Dies wird verständlich, wenn man die Quellen der Magneti-
sierung genauer überprüft.
Betrachtet man zwei Dipole, so zeigt sich eine zweite
fundamentale Eigenart: Gleichnamige Pole stoßen sich ab,
ungleichnamige Pole ziehen sich an. In einem Magnetfeld
richten sich daher die Pole eines Stabmagneten (oder der
Kompassnadel) immer entsprechend ihrer Polarität aus: Der
Nordpol zeigt in Richtung magnetisch Süd, der Südpol in
Richtung magnetisch Nord. Im von der Kompassnadel ange-
zeigten geografischen Norden liegt somit ein magnetischer
Südpol, d. h. das Magnetfeld ist dort nach unten gerichtet.
Trotz der Dipoleigenschaft magnetischer Elemente lässt
sich bei geeigneter Behandlung im Experiment (z. B. sehr
lange, dünne Magnete) eine dem newtonschen Gesetz ähnli-
che Beziehung zwischen magnetischen Polstärken p und p
0
und dem sie verbindenden Radiusvektor
r
bzw. ihrem Ab-
stand r aufstellen, das Gesetz von Coulomb:
F
D
K
p
0
p
r
2
r
(5.1)
r
D
r
=
r ist der Einheitsvektor in radialer Richtung. Je nach
Bezugssystem nimmt die Konstante K verschiedene Werte
an, im
Système International
(SI) ist K
D
0
=4 .
0
D
4 10
7
NA
2
/
; im mittlerweile veralteten CGS- bzw.
tische Polstärke und
die Permeabilität des Materials (d. h.
seine Durchdringbarkeit für die magnetische Kraft), in dem
sich die Magnetpole befinden. Sie nimmt in Luft den Wert
D
0
an (CGS-System:
D 1
). Die Kraft F ist anziehend
bei ungleicher Polarität und abstoßend bei gleicher. Die ma-
gnetische Feldstärke B bzw. die magnetische Erregung
H
an
einem Punkt auf einem Einheitspol ist definiert als auf die
Polstärke normierte Kraft:
F
p
0
0
p
4
r
2
r
I
B
0
p
4
r
2
r
:
B
D
D
H
D
D
(5.2)
