Magnetismus der Materie
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Magnetismus der Materie Bernd Fercher David Schweiger Einleitung Erste Beobachtunge in China und Kleinasien Um 1100 Navigation von Schiffen Magnetismus wird durch Magnetfeld beschrieben dieses wird durch geschlossene Feldlinien veranschaulicht Einleitung Abstand benachbarter Feldlinien ist Anhaltspunkt für Stärke des Magnetfeldes Magnetische Flussdichte B Magnetfeld durch Wirbelfeld beschrieben Immer Wirbelfelder im Gegensatz zu elektrischen Feld weil keine magnetischen Monopole divB=0 (Mx-Glg.) Einheit = Tesla T Entstehung von Magnetfeldern 2 Arten Jeder stromdurchflossene Leiter erzeugt Magnetfeld Permanentmagneten (benötigen keine el. Ströme) Permanentmagneten mit 2 Arten magnetischer Pole (magn. Dipole) Quantenmechanische Effekte Entstehung von Magnetfeldern Magnetisches Moment Beeinflusst durch Bahndrehimpuls sowie Spin der Elektronen und Kernspin der jeweiligen Atome Atome mit nicht abgeschlossenen Elektronenschalen auffallende magn. Eigenschaften (besitzen permanente magn. Dipole) Magnetisierung M Jedes Material welches durch äußeres Magnetfeld beeinflusst wird erfährt Magnetisierung Inneres Magnetfeld wird aufgebaut M durch Wechselwirkung des äußeren Magnetfeld mit magn. Moment der Materie Magnetisierung M Inneres Magnetfeld entweder Verstärkung oder Abschwächung des äußeren Feldes χ magn. Suszeptibilität wichtigste Kenngröße für Magnetismus der Materie Unterscheidung der 3 Hauptarten von Magnetismus Arten von Magnetismus Diamagnetismus -10-4 < χ < -10-9 leichte Abschwächung Paramagnetismus 10-6 < χ < 10-3 leichte Verstärkung Ferromagnetismus 0,3 < χ < 109 deutliche Verstärkung Diamagnetismus Keine permanenten magn. Momente Lenz‘sche Regel Ursache entgegen induzierte Kreisströme wirken Abschwächung Schwacher Effekt Elemente mit abg. Elektronenschale (z.B: Gold, Silber, Kupfer) Paramagnetismus Besitzen permanente magn. Momente Verstärkungseffekt sehr klein Paramagneten sind etwa Atome mit ungeraden Zahl von Elektronen oder freie Atome und Ionen mit teilweise gefüllter innerer Schale (z.B: Alkalimetalle aber auch Moleküle wie Sauerstoff) Ferromagnetismus Wechselwirkung von permanenten magn. Dipolmomenten Momente summieren sich Regionen mit großen magn. Gesamtmomenten (Weiss‘sche Bezirke) Ferromagnetismus Trennung der Weiss‘schen Bezirke durch BlochWände Atomare magn. Momente klappen um in Richtung der Orientierung der magn. Momente des angrenzenden Weiss‘schen Bezirk Ferromagnetismus Wird ferromagnetischer Stoff magnetisiert Ausrichtung der magn. Momente der Bezirke verändert Bloch-Wände verschieben sich Bezirke deren magn. Momente am ehesten parallel zum äußeren Feld vergrößert starke Verstärkung Ferromagnetismus a) Ausgangszustand b) c) Wandverschiebungen d) Drehprozesse bis zur Sättigung Hysteresekurve Magnetisierung von Ferromagnetika abhängig von Größe und Ausrichtung des äußeren Magnetfeldes Kein einfacher Zusammenhang Keine math. Funktion sonder Zyklus (=Hysteresekurve) Ablesen wichtiger Kenngrößen Hysteresekurve Hysteresekurve Stets Magnetisierung vorhanden Um diese aufzuheben erhitzen über CurieTemperatur Magn. Suszeptibilität stark temp. Abhängig Oberhalb der Curie-Temperatur jeder Ferromagnet paramagnetisches Verhalten Hysteresekurve Suszeptibilität folgt dem Curie-Weiss-Gesetz CG Curie-Weiss-Konstante 2 weitere Arten von Magnetismus Ferrimagnetismus und Antiferromagnetismus Ebenfalls Existenz permanenter magn. Momente mit spontaner Selbstausrichtung Unterschied: spontane Selbsausrichtung Antiparallel und nicht parallel wie bei Ferromagnetika 2 weitere Arten von Magnetismus Antiferromagnetismus ähnlich zu Paramagnetismus Ferrimagnet verhält sich wie „schwacher“ Ferromagnet Quellen Paul Wagner, Georg Reischl, Gerhard Steiner: Einführung in die Physik, Facultas, 2.Auflage 2012 http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetismus http://www.univie.ac.at/anfpra/neu1/ls/pl8.php Danke für eure Aufmerksamkeit
