THEMA:

ra-raisch schrieb:

udogigahertz schrieb: Ja, Okay, missverständlich formuliert, also bewegte Ladungen verursachen den Magnetismus.

Dann die Frage: Wo kommt die Kraft/Energie her, die diese Ladungen bewegt? Perpetuum Mobile? Kann ja wohl nicht sein.

Die Frage ist doch ganz simpel und aus dem normalen Alltag gestellt:

Ein Dauermagnet (es gibt auch solch starken Dauermagnete, die, einmal mit einem gleichen Magneten polrichtig zusammengebracht, nie wieder lösbar sind! Nur durch vollständige Zerstörung der Werkstücke, da geht es also schon um wirklich spürbare Kräfte) verrichtet ja Arbeit indem er Dinge zu sich zieht oder sich selbst gegen die Gravitation an geeigneten Metallflächen entgegen stellt.

Ich sehe schon, Du hast auch von Mechanik nicht die größte Ahnung:

Du brauchst zwar Kraft, um aufrecht zu sitzen, doch brauchst Du dazu keine Energie: E = W = F·s

Entschuldige dass ich über kein Physikstudium verfüge, manchmal drücke ich mich daher etwas "volkstümlich" oder auch missverständlich aus.

Dass ich jedoch, um aufrecht sitzen zu können, zwar Kraft benötige, jedoch keine Energie dafür einsetzen müsste, halte ich für ein Gerücht. Selbstverständlich benötigt jeder biologische Körper, um Kraft aufzubringen, dafür auch Energie. Wie kommst du auf das schmale Brett, dass man zwar Kraft aufbringen müsste, die jedoch keine Energie benötigt?

Dann mach doch mal den Selbstversuch, trinke nichts, esse nichts und bleibe einfach auf deinem Stuhl sitzen. Nach spätestens 14 Tagen ohne jede Energiezufuhr wirst du vom Stuhl kippen, weil du bewusstlos wirst, deine Muskeln erschlaffen, weil sie keinerlei Energie mehr zugeführt bekommen haben, wobei es sich zunächst mal nur um eine Austrocknung des Körpers handelt, am Boden liegend wirst du wieder zu dir kommen und noch mal 14 Tage ohne weitere Energiezufuhr überleben können, sofern dir jemand laufend Wasser einträufelt, dann aber wird der Hungertod eintreten plus oder minus ein paar Wochen.

Wenn etwas angezogen wird, dann bewegt es sich in einem Potential zur niedrigsten Wirkung. Mit der Quelle des Kraftfeldes hat das gar nichts zu tun. Potentielle Energie (Abstand) wird in kinetische Energie (Bewegung) umgewandelt. Das ist alles energieneutral. Wenn die beiden Objekte dann aufeinanderknallen, wird die kinetische Energie in Wärme ungewandelt, der Magnet "gewinnt" also (für ihn nutzlose) Energie bei dem Vorgang. Wenn Du beide wieder trennst, musst Du die (negative) Bindungsenergie erst wieder hineinstecken. Insgesamt wird lediglich die Entropie (Abwärme) erhöht.

Richtig ist lediglich, dass Energie benötigt wird, den Magneten herzustellen (meine ich), aber das Herstellen von Ordnung aus einer Unordnung dürfte sicherlich Energie kosten und ebenso die Entropie an anderer Stelle erhöhen (Abwärme).

Und wo ist hier die Erklärung für die Kraft/Energie des Dauermagneten?

Versuche mal, ein nicht magnetisches Teil an eine eisenhaltige Metallfläche ohne Kleber und ohne Schrauben zu befestigen, einfach so per Dranhalten, das Teil wird abfallen.

Mach nun den gleichen Versuch mit einem Dauermagneten und der wird dort haften bleiben und sogar noch andere Dinge festhalten können, ganz entgegen der Gravitation.

Jetzt erzähle mir nochmal, dass man dafür weder Kraft noch Energie benötigt.


Grüße
Udo

wl01 schrieb: Richtig, es wird laufend Energie in z.B. thermische Energie umgewandelt. Aber es wirken zwei verschiedene Kräfte mit unterschiedlichen Vorzeichen gegeneinander. Und es muss laufend Energie (in Form von Strom) "nachgeliefert" werden, um den Zustand aufrecht zu halten. M.A. genauso wie beim Magneten der gegen die Gravitation wirkt. Und der Stein liegt nicht nur einfach am Tisch, sondern er übt einen Druck auf den Tisch aus. Und der Tisch wird diesem Druck auch irgendwann nachgeben.

Natürlich liegt er nur auf dem Tisch und ist schwer.
Druck ist nix anderes als Kraft pro Flächeneinheit.

Hat aber alles nix mit Magnetismus zu tun und damit offtopic.

udogigahertz schrieb: Entschuldige dass ich über kein Physikstudium verfüge, manchmal drücke ich mich daher etwas "volkstümlich" oder auch missverständlich aus.

Dass ich jedoch, um aufrecht sitzen zu können, zwar Kraft benötige, jedoch keine Energie dafür einsetzen müsste, halte ich für ein Gerücht.

Du vielleicht schon, die Physik jedoch nicht, Du solltest halt die Luft anhalten und alle Lebensfunktionien einstellen, dann verbrauchst Du auch keine Energie beim Sitzen ...kannst mir ruhig glauben, Energie ist Kraft mal Weg und wo kein Weg ist, wird auch keine Energie verbraucht. Aber das werde ich nicht weiter erklären, das wird mir zu seicht.

udogigahertz schrieb: Jetzt erzähle mir nochmal, dass man dafür weder Kraft noch Energie benötigt.

Der Magnetismus ist schon eine Kraft, aber eben keine, die mittels Energie erzeugt werden muss. Es gibt soviele Kräfte wie etwa Scheinkräfte, Reibungskraft, Spannung, Druck etc, die nicht viel mit Energieverbrauch zu tun haben. Es mag sein, dass es Energie kostet, ihnen zu widerstehen ... der Magnetismus ist übrigens eine konservative Kraft.

udogigahertz schrieb: Versuche mal, ein nicht magnetisches Teil an eine eisenhaltige Metallfläche ohne Kleber und ohne Schrauben zu befestigen, einfach so per Dranhalten, das Teil wird abfallen.

Meinst Du wirklich, der Magnet braucht mehr Energie als der Nagel/Schraube/Kleber an der Wand?

Ich werde da nicht noch mehr Energie in meine Überzeugungskraft stecken ... lies einfach nochmal meinen Post #44468

ra-raisch schrieb: Du vielleicht schon, die Physik jedoch nicht, Du solltest halt die Luft anhalten und alle Lebensfunktionien einstellen, dann verbrauchst Du auch keine Energie beim Sitzen ...kannst mir ruhig glauben, Energie ist Kraft mal Weg und wo kein Weg ist, wird auch keine Energie verbraucht. Aber das werde ich nicht weiter erklären, das wird mir zu seicht.

Da geht‘s ja durcheinander.
Die Aussage „Energie ist Kraft mal Weg“, also im Endeffekt nix andres als „Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu leisten“ kommt aber schon ins Wanken, wenn man das beliebte Beispiel bemüht, dass der herabfallende Stein die Moleküle des Untergrunds in Schwingungen versetzt, was Wärme bedeutet, denn dann schlägt der 2. Hauptsatz der Thermodynamik zu, der besagt, dass diese Wärmeenergie nicht mehr vollständig in andere Energieformen umgewandelt werden kann.
Druck und Spannung sind desweiteren keine Kräfte.

Rupert schrieb: kommt aber schon ins Wanken

Oh weh, ich sehe, dass Du ebenfalls überhaupt keine Ahnung hast.

Rupert schrieb: dass diese Wärmeenergie nicht mehr vollständig in andere Energieformen umgewandelt werden kann.

Willst Du damit beweisen, dass es Energie gibt, die keine Energie ist?
Naja ich sehe schon, Du willst sagen, dass es Fälle gibt, in denen Energie "verbraucht" wird. Doch hier ging es darum, ob Energiezufuhr benötigt wird, obwohl keine Bewegung stattfindet.

Rupert schrieb: Druck und Spannung sind desweiteren keine Kräfte.

p=F/A, der Druck den ein Körper auf die Fußsohlen ausübt G=p*A ist sein Gewicht, und τ=F, ich hätte Zug, lineare Spannung oder auch Spannkraft sagen sollen, ist die Kraft, womit das Seil dem widersteht, wenn man an dem Seil zieht ... und alles ohne Batterie.

Derjenige, der keine Ahnung hat, bist leider Du.
Du findest es in jeder seriösen physikalischen Abhandlung geschrieben, dass die Defintion „Energie ist Kraft mal Weg“ unzureichend ist.
Mit dem 2. HS der Thermodynamik haste es auch nicht so und von daher spare ich es mir auf Deine Fehlinterpretation einzugehen.
Schlauer machen kannste Dich ja eh nur, wenn Du daran Interesse hast und dann schaust halt mal im web.

Es bleibt auch dabei: Druck und Spannung sind keine Kräfte, sieht man ja schon ganz banal an den Einheiten für Druck, Spannung und Kraft. Haste‘s ja sogar selbst hingeschrieben aber anscheinend nicht so ganz verstanden.

Über den, ich wiederhole es gerne, nur quantenmechanisch zu erklärenden, Magnetismus rumphilosophieren zu wollen und schon bei \(Newton / mm^2\) nicht mehr hinzuschauen, halte ich auch für gewagt.

wl01 schrieb: Und es muss laufend Energie (in Form von Strom) "nachgeliefert" werden, um den Zustand aufrecht zu halten.

Da muss man aber genau hingucken. Bei einem Elektromagneten beispielsweise fließt nach einer kurzen Weile nur noch der durch den ohmschen Widerstand bestimmte Strom, das heißt zur Erhaltung des Magnetfeldes wird keine Energie benötigt. Beziehungsweise genauer nur die asymptotisch gegen Null gehende.

Miky schrieb:

wl01 schrieb: Und es muss laufend Energie (in Form von Strom) "nachgeliefert" werden, um den Zustand aufrecht zu halten.

Da muss man aber genau hingucken. Bei einem Elektromagneten beispielsweise fließt nach einer kurzen Weile nur noch der durch den ohmschen Widerstand bestimmte Strom, das heißt zur Erhaltung des Magnetfeldes wird keine Energie benötigt. Beziehungsweise genauer nur die asymptotisch gegen Null gehende.

Das kann nicht stimmen, denn die Funktion eines elektromagnetischen Hubmagneten ist eben, dass man metallische Gegenstände anhebt und dann auch wieder auslässt. Sprich, wenn man den Strom abschaltet (Energiezufuhr unterbrochen) , werden/müssen die angehobenen Metallstücke wieder zu Boden fallen.

Es gibt verschiedene Formen von Energie. Auch chemische Energie ist eine Energie und für die gilt nicht Kraft mal Weg.

Wenn ich sitze, dann arbeiten meine Muskeln mehr als wenn ich liege und wenn meine Muskeln arbeiten, verbrauchen sie Energie.

ClausS schrieb: Es gibt verschiedene Formen von Energie. Auch chemische Energie ist eine Energie und für die gilt nicht Kraft mal Weg.

Wenn ich sitze, dann arbeiten meine Muskeln mehr als wenn ich liege und wenn meine Muskeln arbeiten, verbrauchen sie Energie.

Wenn jedoch die Muskelspannung nachlässt (z.B. bei Ohnmacht), dann fällt man zu Boden.

Ja und?
Die Defintion Energie = Kraft mal Weg ist und bleibt unzureichend.
Nachzulesen in wissenschaftlichen Abhandlungen und mittlerweile hier mit 2 Beispielen illustriert.

wl01 schrieb:

Miky schrieb:

wl01 schrieb: Und es muss laufend Energie (in Form von Strom) "nachgeliefert" werden, um den Zustand aufrecht zu halten.

Da muss man aber genau hingucken. Bei einem Elektromagneten beispielsweise fließt nach einer kurzen Weile nur noch der durch den ohmschen Widerstand bestimmte Strom, das heißt zur Erhaltung des Magnetfeldes wird keine Energie benötigt. Beziehungsweise genauer nur die asymptotisch gegen Null gehende.

Das kann nicht stimmen, denn die Funktion eines elektromagnetischen Hubmagneten ist eben, dass man metallische Gegenstände anhebt und dann auch wieder auslässt. Sprich, wenn man den Strom abschaltet (Energiezufuhr unterbrochen) , werden/müssen die angehobenen Metallstücke wieder zu Boden fallen.

Doch, ist so. Was Du betrachtest, ist nicht Aufbau und Erhalt des Magnetfeldes. Sondern Einbringen von metallischen Gegenständen. Da ändert sich was. Nimmst Du sie wieder raus, ändert es sich quasi zurück. Wenn Du ein Gewicht an einen Nagel hängst, ist dazu Energie erforderlich. Aber wenn es hängt, nicht für das Hängen. Kneifst Du den Nagel ab ("unterbrichst ihn"), fällts runter.

Du kannst ja mal einen langen isolierten Draht nehmen, eine Gleichspannung anlegen, und so genau als möglich den Strom messen. Dann wickelst Du den Draht auf einen Eisenkern und machst dasselbe. Du wirst nach einer kurzen Weile denselben Strom messen. Wo soll die zusätzliche Energie herkommen?

Etwas flapsig ausgedrückt. Beim Einschalten, und nur da, baut sich das Magnetfeld auf, in dem eine gewisse begrenzte (!) Energie gespeichert ist. Beim Ausschalten gibst Du der Magnetfeldenergie die Chance, "abzufließen" = sich in elektrische Energie zurückzuwandeln. Das Magnetfeld verschwindet.

Jemand, der didaktisch versierter ist als ich, wird es vermutlich besser erklären / veranschaulichen können.

Rupert schrieb: dass die Defintion „Energie ist Kraft mal Weg“ unzureichend ist.

Wie kommst Du darauf, dass ich Energie definieren wollte? Es ging um nötige Energiezufuhr im Zusammenhang mit Kraft. Und ohne Weg benötigt Kraft keine Energiezufuhr.

Rupert schrieb: sieht man ja schon ganz banal an den Einheiten

Schau Du Dir lieber nochmal die Einheiten von Kraf [F]=N und Energie [E]=J=N*m an. Der Unterschied zwischen Druck, Spannung, Kraft und Energie sollte allen klar sein. Ich hätte nicht versuchen sollen, die Erklärung so sehr zu vereinfachen wie hier manche Kraft mit Energie gleichzusetzen versuchen.

ClausS schrieb: Es gibt verschiedene Formen von Energie. Auch chemische Energie ist eine Energie und für die gilt nicht Kraft mal Weg.

Wenn ich sitze, dann arbeiten meine Muskeln mehr als wenn ich liege und wenn meine Muskeln arbeiten, verbrauchen sie Energie.

Und was hat das jetzt mit Magnetismus zu tun? Unterschiedliche Energie kann man auf vielfältige Weise verbrauchen, das sagt doch nichts über Magnetismus aus. Unbewegt wird jedenfalls durch die größte Kraft keine Energie verbraucht/benötigt. Die Muskeln mögen ja zittern oder geheizt werden, wer will das denn bitte mit einem Magneten vergleichen?

Und wie ich bereits mehrfach erklärt habe, leistet der Magnet auch dann keine Arbeit, wenn er ein Objekt anzieht. Das Objekt verliert lediglich potentielle Energie und gewinnt Bewegungsenergie. Der Magnet benötigt ebensowenig Energie, das magnetische Feld aufrecht zu erhalten wie eine Masse für ihr Gravitationsfeld.

Bei der Schaffung des Magneten muss das Magnetfeld unter Energieaufwand erzeugt werden. Das Feld bleibt dann "kostenlos" erhalten.

Ah, schön, ra-raisch, wie Du jetzt zurückruderst was Dein Grundlagenverständnis bzgl. Kraft und Energie bedeutet

Rupert schrieb: Dein Grundlagenverständnis bzgl. Kraft und Energie

Was meinst Du damit?

ra-raisch schrieb:

Rupert schrieb: Dein Grundlagenverständnis bzgl. Kraft und Energie

Was meinst Du damit?

Wenn du das nicht weißt, wäre es mir zu seicht, das dir nochmal zu erklären.

Du hast keine Erklärung für die Frage, wo denn die Kraft/Energie herkommt, die einen Dauermagneten dazu befähigt, Arbeit zu verrichten, du stellst ja sogar in Abrede, dass da überhaupt eine Arbeit verrichtet wird.

Bitte beteilige dich nicht weiter an dieser Diskussion, du schweifst auf Nebenkriegsschauplätze ab und hast im Grunde keine Ahnung.


Grüße
Udo

udogigahertz schrieb:

ra-raisch schrieb:

Rupert schrieb: Dein Grundlagenverständnis bzgl. Kraft und Energie

Was meinst Du damit?

Wenn du das nicht weißt, wäre es mir zu seicht, das dir nochmal zu erklären.

Du hast keine Erklärung für die Frage, wo denn die Kraft/Energie herkommt, die einen Dauermagneten dazu befähigt, Arbeit zu verrichten, du stellst ja sogar in Abrede, dass da überhaupt eine Arbeit verrichtet wird.

Bitte beteilige dich nicht weiter an dieser Diskussion, du schweifst auf Nebenkriegsschauplätze ab und hast im Grunde keine Ahnung.

Du bist echt witzig manchmal

Aber ein Dauermagnet wird doch mit der Zeit schwächer, wenn er arbeiten muss. Er verliert an Weiss'schen Bezirken. Ich weiss gar nicht, wo euer Problem liegt.

ra-raisch schrieb:

udogigahertz schrieb:

ra-raisch schrieb:

Rupert schrieb: Dein Grundlagenverständnis bzgl. Kraft und Energie

Was meinst Du damit?

Wenn du das nicht weißt, wäre es mir zu seicht, das dir nochmal zu erklären.

Du hast keine Erklärung für die Frage, wo denn die Kraft/Energie herkommt, die einen Dauermagneten dazu befähigt, Arbeit zu verrichten, du stellst ja sogar in Abrede, dass da überhaupt eine Arbeit verrichtet wird.

Bitte beteilige dich nicht weiter an dieser Diskussion, du schweifst auf Nebenkriegsschauplätze ab und hast im Grunde keine Ahnung.

Du bist echt witzig manchmal

Ja, nicht wahr? Freut mich, dass ich zu deiner Erheiterung beitragen konnte, eventuell nimmst du das zum Anlass, nicht immer sofort so giftig zu reagieren, wäre schön.

Grüße
Udo

Michael D. schrieb: Aber ein Dauermagnet wird doch mit der Zeit schwächer, wenn er arbeiten muss. Er verliert an Weiss'schen Bezirken. Ich weiss gar nicht, wo euer Problem liegt.

Das Problem hier ist, das niemand bisher erklären konnte, woher der Magnet seine Haft-Kraft nimmt.

Dabei ist es doch so einfach:

Herr Lesch hat diese Frage hier: www.zdf.de/wissen/frag-den-lesch/magneti...tbare-kraft-102.html
meines Erachtens nach ziemlich gut und umfassend beantwortet, die Kraft stammt aus vielen "unpair" verbundenen Atomen, deren Elektronen nicht wie sonst üblich, eine gegenseitige den "Spin" sich neutralisierende Lage einnehmen, sondern eben gleich ausgerichtet sind.

Dazu muss man wissen, dass ein um den Atomkern sich befindliches Elektron einfach nur eine "Ladung" darstellt, die ein sehr schwaches Magnetfeld induziert, normalerweise finden sich also jeweils zwei Paare zusammen, deren Ladungen sich ausgleichen, einmal Spin up, einmal Spin down, die Magnetkräfte neutralisieren sich, das Material ist nicht magnetisch, in Dauermagneten finden sich nun viele Atome zusammen, deren Spin gleich ist, warum auch immer, da es viele Teilchen sind, summieren sich die sehr schwachen magnetischen Kräfte, man hat einen Dauermagneten vor sich.

Die Kraft stammt also aus der Materie selbst, ist also eine der Materie innewohnende Kraft.

Grüße
Udo

P.S.: Erstaunlich, dass hier so viele so vieles nicht wissen.

udogigahertz schrieb: Die Kraft stammt also aus der Materie selbst, ist also eine der Materie innewohnende Kraft.

Gibt es denn noch andere Kräfte?

udogigahertz schrieb: nicht immer sofort so giftig zu reagieren

Ich reagiere eigentlich nie giftig.
Aber Du meinst wahrscheinlich, wenn ich einen Post oder eine Meinung als "Unsinn" bezeichne. Das ist eine rein sachliche Beurteilung. "Giftig" ist eher so ein Post wie Dein Post #44609, auch wenn er mich eher belustigte.

Und zur Energie des Magneten kann ich nur nochmals wiederholen und zusammenfassen:

Die Erzeugung des Magneten bedarf Energie.Wenn der Magnet besteht, ist sein Magnetfeld aufgebaut. Objekte, die dadurch angezogen werden, verwandeln ihre potentielle Energie in kinetische Energie. Diese kann zB als Wärme frei werden, wenn sie mit dem Magneten zusammenstoßen. Das nennt man dann Bindungsenergie, weil diese Energie aufzubringen wäre, wenn man das Objekt wieder vom Magneten entfernen will. Der Magnet verliert dabei keine Energie. Allenfalls kommen seine Elementarmagnete dabei in Unordnung, wodurch der makroskopische Magnetismus abgeschwächt wird. Dies wird aber eher passieren, wenn man seine Abstoßungskraft benützt (oder wenn man ihn erwärmt).

Aber ich sehe jetzt, woher das Bedürfnis kommt, nach der Energiequelle zu fragen: Ein Elektromagnet ist nur so lange magnetisch, wie Strom fließt. Der Stromfluß bedarf natürlich einer Energiequelle. Beim Permanentmagneten ist das aber anders, dort fließt nicht wirklich Strom sondern die Elementarmagnete drehen sich so, wie sie und jedes Elektron in jedem Atom es immer tut. Kein Elektron bedarf hierzu eines ständigen Anschubs. Wie auch die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne nicht andauernd angeschoben werden muss ...

Übrigens bedarf auch ein supraleitender Elektromagnet keine andauernde Energiezufuhr, sobald der Stromfluss und damit das Magnetfeld aufgebaut wurde. Der normale Elektromagnet braucht nur wegen des inneren Widerstands Energiezufuhr und nicht wegen des äußeren Magnetfeldes.
wiki: Im supraleitenden Zustand bleibt bzw. wird das Innere des Materials frei von elektrischen und magnetischen Feldern.

https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/magnete/was-ist-magnetismus/ schrieb: Dieses magnetische Moment setzt sich aus zwei Beiträgen zusammen. Der eine stammt von der Eigendrehung der Elektronen, dem Spin. Der andere Beitrag wird durch die Bewegung der Elektronen um den Atomkern erzeugt, die häufig einen Bahndrehimpuls und damit auch ein magnetisches Moment aufweist.

In einer Abhandlung habe ich gestern gelesen, dass Einstein noch vom Magnetismus auf Grund der Bahndrehimpulse ausging und dass es nach der QM allein auf dem Spin der Elektronen beruhen soll ... μ = n*e*h/(4*π*me)

wiki: Zum anderen existiert das magnetische Moment von Elementarteilchen als Folge ihres Spins, was zu Dauermagneten und anderen magnetischen Eigenschaften von Festkörpern, aber auch Flüssigkeiten und Gasen führt. ... Zum Hüllenmoment tragen das Bahnmoment, das mit dem Bahndrehimpuls der Elektronen verknüpft ist, und das durch den Elektronenspin bestimmte Spinmoment bei. ... Das Kernmoment ist zwar sehr klein,

Naja der Bahndrehimpuls wird dann wohl nur gering wirksam sein gegenüber dem Spin.

Ahja, hier ein Skript dazu:
– Ferromagnetika, wie Fe → g ≈ 2
magnetische Eigenschaften im wesentlichen durch Elektronenspins bestimmt
– Isolatoren, Supraleiter: → g ≈ 1
Bahnmomente maßgeblich fur magnetische Eigenschaften

Und jetzt der Kernpunkt: Warum verlieren die Elektronen keine Energie bei ihrer Bewegung um sich selbst, im Orbital und um den Atomkern? Weil sich das Elektronfeld (sorry für den Vorgriff aus der QFT) wie ein reibungsfreies Superfluid verhält. Es gibt keinen Energieverlust in Superfluiden.

@udogigahertz

Zu Permanentmagneten:

Ein einzelnes Atom besitzt ein magnetisches Moment, welches eine grundlegende Eigenschaft der jeweiligen Atomsorte ist.
Das magnetische Moment ergibt sich aus der Anzahl der Elektronen, welche sich in energetisch günstigsten Orbitalen anordnen. D.h. In jedem Orbital hält sich eine gerade Anzahl von Elektronen auf, es gibt also immer Paare mit entgegengesetzten Spins. Diese Paare heben ihre „außere Wirkung“ gegenseitig auf. Das letzte, energiereichste Orbital wird mit weniger Elektronen aufgefüllt, als eigentlich hineinpassen würden und es bleiben Elektronen übrig, deren Spins identisch sind, sie haben also keinen Partner zum ausgleichen (Regel von Pauli und Hundt).
Bleiben also ungepaarte Elektronen übrig, wissen wir sofort ob dieses Atom als Reinsubstanz Paramagnetisch ist. Die Anzahl der partnerlosen Elektronen kann als Maß der Stärke des Magnetismus herangezogen werden.

Nur Atome mit voll besetzen Orbitalen (Edelgase) besitzen daher im Grundzustand kein magnetisches Moment.

Jetzt Besteht Materie aber aus mehreren Atomen und normalerweise aus verschiedenen Atomsorten, die miteinander wechselwirken.
Liegen die Atome einfach so nebeneinander vor, sind auch die magnetischen Momente statistisch verteilt und heben sich im Mittel auf. Merken sie etwas von ihren Nachbarn (ich glaube das heisst Quantenkopplung), richten sich die magnetischen Momente, innerhalb von Weiss'schen Bezirken in eine Richtung aus.
Jetzt ist die Materie immernoch nicht magnetisch, da die Ausrichtungen der Bezirke auch wieder statistisch sind. Erst wenn ein kleiner Anteil, minimal eine Vorzugsorientierung zeigt, haben wir einen Permanentmagneten. Dies kann auch durch ein externes Magnetfeld „aufgeprägt“ werden.

In der Natur sind auch starke Permanentmagnete zu finden, die keine Magnetisierung erfahren haben, z.B. der berühmte Magnetit, ein Eisenoxid. Hier gehen die maßgebenden magnetischen Eigenschaften einfach nur aus der Kristallstruktur hervor. Die Atome sind in einem Gitter mit festen Netzebenenabständen (bei def. Temp.) angeordnet. D.h. Die Atome haben in einer bestimmten Richtung etwas größere Abstände als in einer anderen Richtung. Stell dir z.B. viele aneinander gereihte Quader vor und die Kanten sind die Atome und auf der langen Achse haben sie alle größere Abstände. Genau diese Anisotropie bewirkt hier den Magnetismus. Also ist das Baumuster verantwortlich.

Ich möchte aber zu bedenken geben, dass das alles Modellvorstellungen sind, die sich in der Anwendung als nützlich erwiesen haben.

@MarlenS
Das klingt alles sehr gut und professionell. Hast Du Physik oder Chemie studiert?

Bin aber weder Physikern noch Chemikerin, um mich geht es ja auch nicht. Trotzdem danke!

Dass der Stein, der auf dem Tisch liegt Energie verbraucht oder der Tisch Energie aufwenden damit der Stein liegen bleibt ist leider falsch.
Das Bild mit den Zügen stimmt hier auch nicht so ganz.
Ich fange mal mit den Zügen an.
In dem Beispiel erzeugen die Züge ein dynamisches Kräftegleichgewicht. Das ist in etwa eher mit einem Hubschrauber vergleichbar.
Der Hubschrauber verbraucht Energie weil er ständig sein Herabfallen kompensieren muss. Ich sag mal Millimeter für Millimeter den er Herabfällt muss er sich wieder nach oben arbeiten. Dazu benötigt er Energie. Das entspricht in etwa dem Bild mit den Zügen.
Wenn ich in der selben Höhe, wie der Hubschrauber, auf einem Berg stehe Falle ich nicht und verbrauche keine Energie, also gar keine Null und Nix. Das Schwerefeld der Erde leistet keine Arbeit, benötigt keine Energie um Kraft auf mich auszuüben. Die Kraft und Energie sind in der Physik zwei paar Stiefel.
Dein Kugelschreiber wird auch nicht warm weil die Feder eingedrückt ist er aber nur da liegt oder?
Aber Dir wird warm wenn du den Kulli 42 mal rein und rausdrückst.
Ich habe auch noch keine Tisch gesehen der einstürzt weil seine "Energie" verbraucht ist.
Mit dieser Vorstellung bist Du schlichtweg auf dem falschen Dampfer.

Schau Dir ein paar Erklärungen über Energie, Potential, Kraft, Beschleunigung und Gravitation an. Wenn Du diese Begriffe klar unterscheiden kannst, wird es leichter sein sich für manche Vorgänge im Kleinen ein stimmiges Bild zu entwickeln.

Wenn zum Beispiel der Mond um die Erde kreist benötigt er auch keine Energie und er fällt nicht vom Himmel.
Wie kann das sein? Der Mond hat, wieso auch immer, eine Geschwindigkeit gegenüber der Erde.
Wenn sich diese Geschwindigkeit nicht ändert, dann bleibt seine Bewegungsenergie unverändert.
Er fällt deswegen nicht auf die Erde weil er, wie alle Satelliten einen Abstand gefunden hat bei dem sich die Fliehkraft und die Anziehungskraft zwischen Erde und Mond genau - GENAU- aufheben und genau diese Kräfte halten den Mond auf der Bahn.
Man könnte sich nun vorstellen dass ein Elektron in etwa so um ein Proton kreist.
Es dreht sich permanent, verliert keine Energie, weil es nicht gebremst wird.
und die Kraft vermittelnden Felder benötigen, wie die Gravitation auch, keine Energie um zu wirken.
Noch einmal ein Feld leistet keine Arbeit. Ein Feld vermittelt Kräfte. Wenn ich gegen diese Kräft Bewegungen ausführe, wie der Hubschrauber, dann also DANN benötige ich dazu Energie.
Ein gutes Beispiel ist auch ein Pendel. Wenn es uper gelagert ist, dann pendelt es lange.
Beim "Fallen" verliert es an Höhe, bis es unten am schnellsten ist um dann, beim Aufsteigen wieder langsamer zu werden bis es auf der anderen Seite den höchsten Punkt erreicht hat.
Das Pendeln eines Pendles ist keine Arbeit. Es ist die permanente Umwandulnug von potentieller Energie in kinetische Energie und so fort. Die Pendel die ich kenne werden leider von der Luft gebremst und die Lager reiben.
Aber der Mond macht das schon ganz gut.

Beim Einschalten eines Elektomagneten baut sich das magnetische Feld auf.
Das Feld entsteht weil sich die Ladungsträger bewegen.
Die Spannung am Magneten hält die Ladungsträger entgegen dem elektrischen Widerstand in Bewegung und somit das Magnetische Feld aufrecht.
Das Magnetische Feld leistet keine Arbeit, obwohl in diesem Fall Arbeit also Energie erforderlich ist um die Ladungsträger in Bewegung zu halten und somit das Magnetische Feld aufrecht zu erhalten.
Trennt man den Magneten von der Stromquelle endet die Bewegung und das magnetische Feld war gewesen.
Das Feld selbst ist keine Energie und verbraucht keine Energie - es vermittelt nur Kraft.