Messprinzip der Magnetwaage

Die Basis des Messprinzips ist das unterschiedliche magnetische Verhalten von Materialien. Diamagnetismus, Paramagnetismus und Ferromagnetismus definieren unterschiedliche magnetische Eigenslchaften von Stoffen. Während Diamagnetismus und Paramagnetismus im Alltag nicht beobachtet werden können, kennt man den Ferromagnetismus aus vielen Alltagssituationen. Grundsätzlich besitzt jeder Stoff diamagnetische Eigenschaften, doch wird der Diamagnetismus bei vielen Stoffen von paramagnetischen und ferromagnetischen Eigenschaften überlagert.

Ferromagnetische Stoffe werden von einem Magneten stark angezogen. Bei Raumtemperatur sind allerdings nur die Metalle Eisen, Nickel und Kobalt ferromagnetisch. Wichtig zu wissen: eine Beimengung von ferromagnetischen Stoffen kann die Messung mit der Magnetwaage erschweren, da hier selbst kleine Mengen zu Fehlinterpretationen führen können.

Para- und Diamagnetismus

Ein paramagnetisches Material wird nur sehr schwach von einem Magneten angezogen. Es wird also ein starkes äußeres Magnetfeld benötigt um einen merklichen, makroskopischen Effekt zu erzielen. Diamagnetische Stoffe werden von einem Magneten  schwach abgestossen. Die am stärksten diamagnetischen Materialien sind pyrolytischer Graphit und das Metall Bismut. Sie stoßen einen Magneten besonders stark ab (und erzeugen somit relativ stark positive Werte auf der Magnetwaage). Bei para- oder diamagnetischen Materialien werden die Elementarmagnete nur für die Dauer des Anlegens eines äußeren magnetischen Feldes magnetisiert. Umso stärker dieses Feld (höhere Dichte an Feldlinien), desto stärker ist der feststellbare Effekt.

Magnetwaage Funktion

Dieser Unterschied zwischen paramagnetischen und diamagnetischen Stoffen bildet die Grundlage für die Echtheitsbestimmung von Edelmetallen mittels der Magnetwaage. Denn diamagnetische Stoffe wie Reingold oder Reinsilber bewirken einen leicht positiven Wert (typischerweise +0.010 bis +0.090 Gramm), da das Material den Magnetmesskopf leicht abstößt und dieser daher leicht auf die Waage drückt. Im Falle von paramagnetischen Stoffen wird das Material (z.B. Wolfram oder Tantal) leicht vom Magneten angezogen und die Waage entlastet; es ergibt sich ein negativer Wert.
Es ist wichtig zu beachten, dass der paramagnetische Effekt bei vielen Fälschungsmaterialien deutlich stärker ausgeprägt ist als der diamagnetische Effekt von Gold oder Silber. Daher reichen schon kleine Mengen eines Paramagneten (ab 3- 5%) z.B in einem Goldbarren um einen recht eindeutigen negativen Wert hervorzurufen. Dies bedeutet das der negative Ausschlag oftmals deutlicher ausgeprägt ist und bis zu -10 g bei Palladiumbarren reichen kann.