Le cuivre est-il magnétique ? Oui ou non – Voici la RÉPONSE !

Le cuivre est le matériau le plus populaire en raison de ses propriétés spécifiques. Son excellente conductivité électrique, sa légèreté et sa durabilité le rendent remarquable. Cependant, sa magnétisme semble prêter à confusion pour beaucoup. Pourtant, connaître cette propriété est essentiel lorsqu’on choisit le cuivre pour fabriquer un produit. Ainsi, une question revient souvent : le cuivre est-il magnétique ?

 

La réponse courte est NON ! Le cuivre est un matériau non magnétique. Lorsqu’on le place près d’un aimant, il ne colle pas. Au contraire, il repousse légèrement l’aimant, ce qui en fait un matériau fortement diamagnétique. Cette propriété est due à la présence d’électrons appariés dans ses orbitales respectives.

 

Mais cette réponse rapide ne suffit pas à expliquer pourquoi le cuivre n’est pas magnétique. Dans cet article, je vais vous expliquer la nature du matériau et son comportement magnétique. Lire cet article jusqu’au bout vous aidera à savoir si ce matériau convient à votre projet. Alors, c’est parti !

 

Was bedeutet es, wenn ein Material magnetisch ist?

Bevor wir das magnetische Verhalten von Kupfer betrachten, wollen wir zunächst den Magnetismus verstehen.

 

Magnetismus beschreibt das Verhalten eines Materials, das in der Nähe eines Magneten anziehend oder abstoßend wirkt. Haftet ein Material an einem Magneten, ist es magnetisch. Haftet es hingegen nicht, ist es nicht magnetisch. Jedes Material kann abhängig von vielen Faktoren ein unterschiedliches magnetisches Verhalten aufweisen.

 

Jedes Material besitzt Elektronen in den Orbitalen. Sind diese Elektronen gepaart, ist das Material nicht magnetisch. Der Grund dafür ist, dass sich das durch den Spin erzeugte magnetische Moment aufhebt. Ebenso zeigt ein Material mit ungepaarten Elektronen im ursprünglichen Zustand magnetisches Verhalten.

 

Es gibt verschiedene Arten von Magnetismus. Materialien, die die jeweilige Art aufweisen, verhalten sich in der Nähe eines Magneten unterschiedlich. Diese Arten sind:

 

• Ferromagnetismus
• Paramagnetismus
• Diamagnetismus

 

Ferromagnetische Materialien werden von Magneten angezogen. In der Nähe eines Magneten haften sie daran. Ein Beispiel für ein solches Material ist Eisen. Paramagnetische Materialien hingegen zeigen in der Nähe des Magneten nur eine sehr schwache Anziehungskraft. Aluminium ist ein Paradebeispiel für ein solches Material. Der letzte Typ ist diamagnetisch. Materialien mit diesem Verhalten zeigen weder Anziehung noch Sympathie für den Magneten. Kupfer ist ein diamagnetisches Material. Es zeigt eine geringe Abstoßung in der Nähe des Magneten. Dieses Material weist gepaarte Elektronen in den entsprechenden Orbitalen auf.

 

Ist Kupfer magnetisch? Wenn nicht, WARUM?

Kupfer ist nicht magnetisch und zeigt keine Anziehungskraft, wenn es sich magnetischen Kräften nähert. Lassen Sie uns die Logik hinter seinem nicht magnetischen Verhalten betrachten.

 

Wie bereits erwähnt, entsteht Magnetismus durch das magnetische Moment. Dieses magnetische Moment entsteht durch die Rotation der Elektronen. Jedes Elektron hat einen Spin. Verstanden? Kupfer hat 29 Elektronen, und die meisten Orbitale haben gepaarte Elektronen. Jedes Elektron hat seinen Spin, aber die Spinrichtung ist entgegengesetzt zu der des benachbarten Elektrons.

 

Wenn beispielsweise ein Elektron seinen Spin nach oben gerichtet hat, ist der des zweiten Elektrons nach unten gerichtet. Diese entgegengesetzten Spins der Elektronen heben sich gegenseitig auf. Durch die Aufhebung der Spins entsteht kein magnetisches Moment. Dadurch wird Kupfer nicht magnetisch. Man könnte sagen, das 4s-Orbital hat ein ungepaartes Elektron.

 

Das stimmt, aber dieses einzelne Elektron erzeugt kein starkes magnetisches Moment. Für Magnetismus müssen sich die kleinen magnetischen Momente in Richtung des Magnetfelds ausrichten. Das einzelne ungepaarte Elektron erzeugt jedoch ein magnetisches Moment, das sehr schwach ist. Es kann keinen Magnetismus ausrichten und induzieren. Daher ist Kupfermaterial trotz eines ungepaarten Elektrons nicht magnetisch.

 

Haftet ein Magnet an Kupfer?

Nein, Kupfer haftet nicht am Magneten. Selbst wenn man Kupfer auf einen Magneten legt, anstatt es nur in die Nähe zu bringen, haftet es nicht am Magneten. Wie bereits erwähnt, muss das Material magnetisch sein, um am Magneten zu haften. Kupfer hat jedoch gepaarte Elektronen, sodass kein starkes magnetisches Moment entsteht.

 

Ein weiterer Mythos besagt, dass Kupfer unter einem künstlichen Magnetfeld an einem Magneten haftet. Dieser Mythos ist falsch und verwirrt Anwender. Unter einem starken Magnetfeld wird Kupfer leicht magnetisch. Es zeigt eine minimale magnetische Anziehungskraft. Selbst unter einem so starken Magnetfeld haftet es nicht am Magneten.

 

Sobald das Magnetfeld entfernt wird, ist Kupfer vollständig unmagnetisch. Die Wirkung eines starken Magnetfelds macht es nur geringfügig magnetisch. Dieser Magnetismus (Anziehungskraft) ist jedoch gering, unbemerkt und vernachlässigbar. Daher gilt Kupfer unter allen Bedingungen als unmagnetisch. Es haftet also unter keinen Umständen am Magneten.

 

Faktoren, die den Magnetismus von Kupfer beeinflussen

 

Kupfer ist nicht magnetisch. Sein magnetisches Verhalten kann sich jedoch unter bestimmten Bedingungen ändern. Im folgenden Abschnitt werden Faktoren erläutert, die den Magnetismus von Kupfer beeinflussen können.

 

1. Temperatur

 

Bei normalen Temperaturen ist Kupfer absolut nicht magnetisch. Es reagiert überhaupt nicht auf Magnete. Bei steigender Temperatur ändert sich sein Verhalten jedoch geringfügig. Bei normalem Temperaturanstieg bleibt Kupfer diamagnetisch. Steigt die Temperatur jedoch stark an, werden die Elektronen des Kupfers energiereich.

 

Sie absorbieren die Energie und werden angeregt. Dadurch wird ihre Bewegung stärker. Bei sehr hohen Temperaturen ändert sich ihr Verhalten gegenüber dem Magnetfeld. Sie können also schwach magnetisch sein und am Magneten haften. Sinkt die Temperatur jedoch, verringert sich die Energie der Elektronen.

 

Dies führt zu keiner starken Bewegung und Schwingung der Elektronen. Dies führt zu Nichtmagnetismus im Kupfer. Bedenken Sie, dass dieser Temperaturanstieg unter realen Bedingungen nur schwer zu erreichen ist. Sollte dies dennoch versucht werden, wären die Kosten für eine derartige Temperaturerhöhung sehr hoch.

 

2. Legierungselement8

 

Kupfer ist in seiner reinen Form nicht magnetisch. Legierungen können jedoch abhängig von den Legierungselementen magnetische Eigenschaften aufweisen. Hersteller mischen Kupfer in der Regel mit anderen Elementen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Beispielsweise wird Kupfer mit Zink gemischt, um Messing herzustellen. Dieses neue Material (Messing) ist haltbarer als reines Kupfer.

 

In ähnlicher Weise fügen Hersteller Nickel, Zinn und andere Legierungselemente hinzu, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Diese Elemente können unterschiedliche Eigenschaften haben. Nickel ist beispielsweise magnetisch. Wird es mit Kupfer vermischt, erzeugt es einen leichten Magnetismus im Kupfer. Dieser Magnetismus ist jedoch sehr gering und vernachlässigbar.

 

3. Verunreinigungen

 

Bei der Kupferherstellung werden verschiedene Verarbeitungsprozesse durchlaufen. Dabei können sich Verunreinigungen mit dem Kupfer vermischen. Diese unerwünschten Materialzusätze können dessen magnetische Eigenschaften verändern. Beispielsweise, wenn sich Eisen als Verunreinigung mit reinem Kupfer vermischt.

 

Eisen besitzt ungepaarte Elektronen und ein starkes Magnetfeld, das Kupfer magnetisch macht. Hersteller achten daher darauf, dass während des Produktionsprozesses keine Verunreinigungen eingebracht werden. Sie können auch magnetisch prüfen, ob Ihr Kupfer rein oder unrein ist. Haftet Kupfer an Magneten, ist es unrein und umgekehrt.

 

4. Spannung und Hämmern

 

Wenn reines Kupfer Spannung ausgesetzt ist, werden seine Atomstrukturen zerstört. Dies führt zu einer Veränderung der atomaren (elektronischen) Konfiguration. Ein Beispiel hierfür ist ein Schlag mit einem Hammer auf einen Kupfergegenstand. Dieser Schlag muss sehr kräftig und intensiv sein.

 

Dies erzeugt eine Bewegung der Elektronen und beeinflusst deren Verteilung. Manche Elektronen erzeugen bei zufälliger Bewegung magnetische Momente, da sich ihre Spins nicht aufheben. Dies geschieht jedoch unter extremer Spannung oder Hämmern. Darüber hinaus handelt es sich um ein kurzzeitiges magnetisches Verhalten. Diese Methode der Magnetfeldinduktion ist im realen Einsatz nicht praktikabel.

 

Häufig gestellte Fragen

 

Ist Kupfer magnetisch oder nicht magnetisch?

Nein, Kupfer ist absolut nicht magnetisch. Selbst unter starken Magnetfeldern zieht es Magnete nicht an. Dieses Verhalten macht es zu einer hervorragenden Option für Elektronik und andere Geräte.

 

Kann Kupfer magnetisch werden?

Praktisch: NEIN! Es gibt einige Möglichkeiten, Kupfer magnetisch zu machen. Diese sind jedoch unpraktisch und in der Praxis nicht umsetzbar. Beispielsweise ist es unmöglich, Kupfer durch eine sehr hohe Temperatur vorübergehend magnetisch zu machen.

 

Sind alle Metalle magnetisch, so wie Kupfer?

Nein, jedes Metall zeigt je nach seiner elektronischen Konfiguration ein anderes magnetisches Verhalten. Nickel und Eisen sind beispielsweise magnetisch, weil sie ungepaarte Elektronen besitzen. Kupfer und Gold hingegen sind nicht magnetisch und haften nicht am Magneten.

 

Fazit

 

Kupfer hat viele positive Eigenschaften, die es ideal für die CNC-Bearbeitung machen. Kupfer ist jedoch das hartnäckigste Material, wenn es um Magnetismus geht. Es bleibt unter allen Bedingungen nicht magnetisch und haftet nicht am Magneten.

 

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, kurzzeitig Magnetismus zu erzeugen. Diese Induktion ist jedoch für Herstellungsprozesse nicht sehr effektiv. In diesem Artikel habe ich alles zum Thema Nichtmagnetismus von Kupfer besprochen. Nichtmagnetismus bedeutet jedoch nicht, dass Kupfer eine schlechtere Option ist.