Magnetisches Feld Ur..

Magnetisches Feld
Die Ursache des magnetischen Feldes
Bringen wir in die Nähe einer freibeweglichen Kompassnadel (Magnetnadel) einen
elektrischen Leiter aus Kupfer oder Aluminium der von keinem Strom durchflossen
wird, hat dieser keinen Einfluss auf die Ausrichtung der Nadel. Wird jedoch der Leiter
von einem elektrischen Gleichstrom durchflossen, stellt sich die Kornpassnadel in eine
ganz bestimmte Richtung zu dem Leiter.
Kompassnadel wird
nicht beeinflusst
Kompassnadel wird
abgelenkt
http://www.walter-fendt.de/ph11d/mfleiter.htm
Demzufolge geht von dem stromdurchflossenen Leiter eine Kraft aus, die die Kompassnadel beeinflusst. Diese magnetische Kraft wird von dem elektrischen Strom verursacht und ist um den Leiter wirksam.
Der Raum in dem Drehmomente auf magnetische Dipole wirken, wird als Magnetfeld bezeichnet.
Der Raum des Magnetfeldes lässt sich durch Feldlinien veranschaulichen, die mit Hilfe
von Magnetnadeln oder Eisenfeilspänen dargestellt werden können
Sichtbarmachung des magnetischen Feldes mit
Hilfe von Magnetnadeln bzw. Eisenfeilspänen
Im Gegensatz zum Quellenfeld eines elektrischen Feldes sind die Feldlinien des magnetischen Feldes immer in sich geschlossen (Wirbelfeld). Sie werden auch als magnetische Kraftlinien bezeichnet.
http://www.roro-seiten.de/physik/lk12/bfeld/einfuhrung.html
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Magnetische Feldlinien bzw. Kraftlinien sind in sich geschlossene Linien ohne
Anfang und Ende
Wie wir gelernt haben, besteht der elektrische Strom aus Elektronen (Ladungsträger),
die sich durch den Leiter bewegen. Daraus schließen wir
Ein Magnetfeld wird durch bewegte Elektronen bzw. bewegte Ladungsträger
verursacht.
Das elektrische Feld dagegen wird im allgemeinen durch ruhende Ladungen verursacht. Bewegt sich ein elektrisches Feld - (eine elektrische Ladung) - dann wird zusätzlich ein magnetisches Feld hervorgerufen. In diesen Fällen sind also gleichzeitig zwei
Felder vorhanden
Bekanntlich gibt es Magnete aus Eisenmetallen, die ebenfalls Kompassnadeln beeinflussen, d.h. ein Magnetfeld haben. obwohl in ihnen offensichtlich keine elektrischen
Ströme fließen. Hier stellt sich nun die Frage. wodurch ein solches magnetisches Feld
entsteht
Wie wir wissen, umkreisen nach dem Bohrschen Atommodel Elektronen den Atomkern
auf bestimmten Bahnen. Demnach bewegen sich auch hier Elektronen, die dadurch ein
Magnetfeld verursachen. Zu der Bahnbewegung der Elektronen kommt eine Bewegung
um ihre eigene Achse, genannt Eigenrotation oder Spin hinzu. Diese Eigenrotation
verursacht ebenfalls ein Magnetfeld
Magnetfeld, verursacht durch die
Eigenrotation
Magnetfeld, verursacht durch die
Bahnbewegung
Beide Magnetfelder treten gemeinsam auf. Durch Untersuchungen und Versuche weiß
man, dass das Magnetfeld des Spins in festen Körpern größer ist, als das der Bahnbewegung.
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Aus dem obigen ist zu ersehen, dass sich die Richtung der Bahnbewegung stets ändert. Mit der Änderung der Bewegungsrichtung ändert sich auch die Richtung der
magnetischen Wirkung so, dass sich das Magnetfeld, verursacht durch die Bahnbewegung, praktisch aufhebt. Die magnetische Wirkung der Bahnbewegung kann sich auch
noch anders aufheben bzw. kompensieren. Befinden sich zwei Elektronen auf der gleichen Schale, so können ihre Bewegungsrichtungen entgegengesetzt sein. Dadurch
kompensieren sich ihre magnetischen Wirkungen. Die Elektronen bewegen sich auch
hier auf einer Kugelschale, haben aber zueinander immer entgegengesetzte Bewegungsrichtungen.
Zur Veranschaulichung der magnetischen Wirkungen der Spins sollen die nächsten
Bilder dienen Diese sind als vereinfachte Modelle zu verstehen. Die exakten Vorgänge
sind sehr viel komplizierter.
Sind Elektronenbahnen paarweise besetzt, stellen sich die magnetischen Wirkungen
der Spins so ein, dass sie sich gegenseitig aufheben. Befindet sich auf einer Bahn nur
ein Elektron, so tritt durch den Spin eine resultierende magnetische Wirkung auf, die
nicht kompensiert wird.
Die magnetische Wirkung
des Spins hebt sich auf.
Die magnetische Wirkung des
Spins hebt sich nicht ganz auf.
Streng genommen zeigen alle Stoffe magnetische Wirkungen, die einen starke, die anderen kaum. Je nach deren magnetischem Verhalten spricht man von;
Paramagnetismus,
Diamagnetismus und
Ferromagnetismus.
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Magnetisches Verhalten von Stoffen
Paramagnetismus
Stoffe, die im Vergleich zum Vakuum ein Magnetfeld geringfügig verstärken, nennt
man paramagnetische Stoffe.
Wirkung paramagnetischer Stoffe
Paramagnetische Stoffe sind z. B.:
Aluminium
Luft
Platin
Palladium
Mangan
Chrom
Magnesium
Natrium
Uran
Wolfram
Calcium
Salzsäure
Diamagnetismus
Stoffe, die ein Magnetfeld im Vergleich zum Vakuum geringfügig schwächen, nennt
man diamagnetische Stoffe.
Wirkung diamagnetischer Stoffe
Diamagnetische Stoffe sind z.B.:
Kupfer
Quecksilber
Silber
Wasser
Wismut
Zink
Graphit
Gold
Diamant
Germanium
Blei
Silizium
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Ferromagnetismus
Ferromagnetische Stoffe sind Stoffe, deren magnetische Wirkung sich um ein Vielfaches verstärken lässt.
Die wichtigsten ferromagnetischen Stoffe sind Eisen, Nickel und Kobalt.
Folgende zwei Bedingungen müssen also gleichzeitig erfüllt sein, damit Ferromagnetismus auftritt:
1. Des Atom muss eine unvollständig besetzte Innere Elektronenschale haben. In dieser Elektronenschale müssen Spins vorhanden sein, die sich
nicht kompensieren.
2. Die Atome müssen ein Kristallgitter bilden, bei dem der Abstand der Atome
mindestens dreimal so groß sein muss wie der Radius der unvollständig
besetzten Elektronenschale.
Weißsche Bezirke (magnetische Elementarbereiche)
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Blochwand
Die Wände zwischen den Weißschen Bezirken nennt man Blochwände. Sie bilden eine
Übergangsschicht, in der sich die Atommagnete von der einen Richtung in die Richtung des anderen Weißschen Bezirkes drehen.
Schraubenförmige Drehung der Atommagnete innerhalb der Blochwand
Die Dicke einer solchen Blochwand, in der schraubenförmig die Drehung stattfindet,
beträgt einige hundert bis tausend Atomabstände (0,250nm bis 0,258nm).
Magnetisierungsvorgang
Ferromagnetisches Material ohne äußere magnetische Wirkung
Ferromagnetisches Material mit schwacher äußerer magnetischer Wirkung
Ferromagnetisches Material mit stärkster äußerer magnetischer Wirkung
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Durch die Einwirkung eines Fremdfeldes verschieben sich die Blochwände bei schwachen Fremdfeldern wenig und bei starken Fremdfeldern in großen Sprüngen in die
Richtung (Vorzugsrichtung) des Fremdfeldes.
Es können sich auch durch die Kraftwirkung eines äußeren Magnetfeldes die Drehprozesse eines ganzen Bezirkes sprunghaft vollziehen.
http://www.elektronikinfo.de/magnete/magnet.htm#Permanentmagnet
http://nomac.e-technik.uni-ulm.de/vsmedien/default.htm
http://www.uni-ulm.de/vorsam/waemp.html
Die Hystereseschleife:
Die Hystereseschleife bildet den graphischen Zusammenhang von Induktion und Feldstärke. Wenn man Eisen erstmals mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule magnetisiert, dann steigt die Flussdichte B in Abhängigkeit von der Stromstärke (und damit
auch von der Feldstärke) nach einer bestimmten Funktion.
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Eine vorher entmagnetisierte Probe wird längs der Neukurve (gestrichelt) bis zur Sättigungsflussdichte (Elementarmagnete sind ausgerichtet) magnetisiert. Nach Abschalten
des Feldes H (Stromstärke wird auf 0 gesetzt), geht die Flussdichte jedoch nur auf den
so genannten Remanenzpunkt BR (Restmagnetismus) zurück. Erst nach Umpolen des
Feldes erreicht sie bei der Koerzitivkraft bzw. Koerzitivfeldstärke -Hc wieder den Wert
Null. Erhöht man die Feldstärke bis zum Wert -Ha, geht die Flussdichte bis zur Sättigungsflussdichte (Elementarmagnete sind ausgerichtet). Nach Abschalten des Feldes
H (Stromstärke wird auf 0 gesetzt), geht die Flussdichte jedoch nur auf den so genannten Remanenzpunkt -BR (Restmagnetismus) zurück. Erst nach Umpolen des Feldes
erreicht sie bei der Koerzitivkraft bzw. Koerzitivfeldstärke Hc wieder den Wert Null. Erhöht man die Feldstärke wieder bis zum Wert Hs, geht die Flussdichte wieder bis zur
Sättigungsflussdichte. So wird die Hystereseschleife in Pfeilrichtung durchfahren.
Merke:
Die Fläche der Hystereseschleife ist ein Maß für die elektrische Arbeit, die bei der
Ummagnetisierung von Eisen aufgebraucht werden muss.
http://www.unibas.ch/phys-ap/vers79/abs79.htm
http://www.physik.uni-marburg.de/Praktika/chemie/V1405.html
http://www.itsystemelektroniker.de/unterricht/etechnik/hystereseschleife.pdf
http://pl.physik.tu-berlin.de/groups/pg262/Protokolle/Hysterese/hysterese.html#Hysterese
Entmagnetisierung
Curietemperatur:
Entmagnetisierung
durch Erhitzen
Bei den ferromagnetischen Stoffen sind die Atommagnete bei Normaltemperatur (ca. 20°C) fast alle ausgerichtet. Erhöht man die Temperatur, nehmen die Wärmebewegungen der Elektronen und der
Atome zu. Diese können so stark werden, dass dadurch die Kopplungskräfte der Atommagnete überwunden werden, und das Material
vom ferromagnetischen Zustand in den paramagnetischen Zustand
übergeht. Dies tritt bei den ferromagnetischen Stoffen bei ganz bestimmten Temperaturen ein, die man Curietemperaturen nennt.
Curietemperaturen: Eisen 770°C, Nickel 360°C, Kobalt 1121°C
Entmagnetisierung
durch Erschütterung
Entmagnetisierung mit magnetischem Wechselfeld
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Was ist Magnetismus?
Wenn im Alltag von Magnetismus die Rede ist, so meint man gewöhnlich eine besondere
Eigenschaft der sogenannten »Ferrimagnetika« oder kurz Magneten. Das sind Stoffe, die
die Fähigkeit besitzen, andere Stoffe, z.B. Eisen, anzuziehen. Dieser Ferrimagnetismus ist
eine besondere Form des Ferromagnetismus, um den es hier hauptsächlich gehen soll.
Daneben gibt es zwei weitere Formen, Diamagnetismus und Paramagnetismus, die nicht
weniger interessant und deshalb ebenso erklärt werden wollen.
1. Diamagnetismus
Der Diamagnetismus ist eine Eigenschaft, die tatsächlich allen(!) Stoffen inne ist. Sie
äußert sich in der Abstoßung des Körpers von einem Magneten, also innerhalb eines
inhomogenen Magnetfeldes. Allerdings ist diese Wirkung im Allgemeinen so klein, dass
es zu ihrem Nachweis besonderer Hilfsmittel bedarf.
Zu den Ursachen: Im Modell der um einen Atomkern kreisenden Elektronen bilden diese Ladungsträger einen elektrischen Strom, einen Kreisstrom. Und wie jeder Strom ein
Magnetfeld erzeugt, so gehört auch zu jedem dieser Kreisströme ein, wenn auch kleines, magnetisches Feld, das zu der Kreisbahnebene senkrecht steht. Jedes Atom ist
also Träger einiger Elementarmagneten.
Wir wollen nun ein Volumen mit vielen solcher Atome betrachten und lassen ein äußeres Magnetfeld darauf einwirken. Nun kaprizieren wir einen einzelnen Kreisstrom, dessen Ebene zufällig senkrecht zu diesem Feld liegt und verfolgen gebannt die nächsten
Ereignisse: Das Magnetfeld wird (auch) entlang der Kreisbahn ein elektrisches Feld
entstehen lassen. Auf dieser Kreisbahn kreist aber auch schon ein Elektron seine Kreise und wird von dem neuen elektrischen Feld bestimmt nicht unberührt bleiben. Tatsächlich erfährt es eine Beschleunigung oder Verzögerung! Die Abhängigkeit liegt
hierbei in seiner Bewegungsrichtung in Bezug auf das äußere Magnetfeld. Das »Lenzsche Gesetz« hat da einiges mitzureden: Das beschleunigende oder verzögernde
elektrische Feld kann als Induktionsstrom angesehen werden, dessen eigenes Magnetfeld der Ursache des Stroms - als dem äußeren Feld - entgegenwirken möchte.
Angenommen die Kreisbahnebene liegt vor uns auf dem Tisch, wir schauen sie von
oben an und aus unserer Nasenspitze kommt das Magnetfeld. Dann muss das Magnetfeld des Induktionsstroms wieder zu uns zeigen, ergo bewegt sich das elektrische
Feld gegen den Uhrzeigersinn. Sollte sich nun das Elektron im Uhrzeigersinn bewegen, wird es verzögert, andernfalls beschleunigt.
Soweit ganz klar, aber wo bleibt die behauptete Abstoßung des Diamagnetismus? Jedes Elektron erzeugt ein magnetisches Feld. Bleiben wir zunächst bei dem Fall, das
Elektron bewege sich im Uhrzeigersinn. Dann würde dessen Elementarmagnet in die
gleiche Richtung zeigen wie unser Nasenspitzenmagnetfeld und damit offensichtlich
vielmehr angezogen als abgestoßen werden. Doch wie oben geschildert wird eben
dieses Elektron verzögert! Dabei wird sein Magnetfeld geschwächt und die Anziehung
bleibt aus. Ganz analog wird ein entgegengesetzt bewegtes Elektron beschleunigt und
damit sein Elementarmagnet - der nun zu uns zeigt und Abstoßung erfährt - gestärkt.
Voila!
Der durchexerzierte Spezialfall kann ohne große Probleme auf alle anderen Kreisströme, die wie auch immer im Raum liegen mögen, ausgeweitet werden, am Ergebnis
ändert sich nichts: Das Volumen erhält eine Magnetisierung, die dem einwirkenden
Magnetfeld entgegengerichtet ist und bewegt sich demnach in Richtung abnehmender
Feldstärke, also etwa weg vom inhomogenen Feld eines Magneten.
Trotz alledem bleibt eine berechtigte Frage: Warum drehen sich nicht ganz einfach die
Atome in Richtung des äußeren Feldes? Niemand würde sie daran hindern, vielmehr
wäre es doch sogar zu erwarten, ebenso wie sich zwei Magnetstäbe, die nebeneinander liegen, gemeinsam ausrichten. Nun, der Punkt ist, dass Atome eines diamagnetischen Stoffes gar keine Magnetisierung besitzen und nicht als Magnete angesehen
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werden können. Stattdessen sind alle Elementarmagnete eines solchen Atoms gerade
so ausgerichtet, dass sie sich gegenseitig aufheben. Das ist genau dann der Fall, wenn
das Atom abgeschlossene Elektronenschalen besitzt, was insbesondere die Edelgase
von sich behaupten können. Doch sollten nicht alle Stoffe diamagnetische Eigenschaften besitzen? Das ist richtig und aus der aufgezeigten Theorie nun auch klar verständlich, doch bei den Stoffen mit unvollständigen Elektronenschalen, wie z.B. den Lanthaniden, kommt eine weitere Eigenschaft überlagernd dazu: der Paramagnetismus.
2. Paramagnetismus
Der Paramagnetismus zeigt sich in der Anziehung des Körpers von einem Magneten,
also innerhalb eines inhomogenen Feldes in der Bewegung hin zum Bereich größerer
Feldstärke. Auch dieser Effekt ist in der Regel sehr gering und nicht ohne Weiteres
messbar.
Wie oben angedeutet begründet er sich aus der besonderen Elektronenkonfiguration
jener Atome, die dazu führt, dass sich die beschriebenen Elementarmagneten nicht
kompensieren können. Die Atome besitzen also per se ein natürliches magnetisches
Moment. Deshalb kann nun das eintreten, was an anderer Stelle bereits erwartet wurde: Die Ausrichtung an einem äußeren Magnetfeld. Wird ein paramagnetischer Stoff
einem solchen Feld ausgesetzt, drehen sich die Atome, passen sich mit ihrer Magnetisierung dem Feld an und geben ebenso ihrem Körper als Ganzes eine magnetische
Orientierung, die dem äußeren Feld entspricht. Es stehen sich also zwei Magnete gegenüber und jeder mag selbst austesten, wie dies zu einer Anziehung führt. Das inhomogene Feld hat auf den näherliegenden Pol des im Körper entstandenen Magneten
eine größere Auswirkung als auf den entfernteren, wo die Feldstärke bereits kleiner
geworden ist. Die anziehende Kraft ist damit größer als die abstoßende, so dass die
Resultierende für den erwarteten Effekt sorgen kann. Allerdings darf nun nicht vergessen werden, ebenso die, um es erneut zu betonen, bei allen Stoffen vorhandene diamagnetische Wirkung zu berücksichtigen. Die Eigenschaften des Diamagnetismus und
Paramagnetismus überlagern sich, folglich ist für das magnetische Verhalten des Stoffes entscheidend, welche der beiden überwiegt. Dieser Definition folgend ist es also sicher berechtigt, wenn auch sprachlich nicht ganz korrekt, von diamagnetischen und paramagnetischen Stoffen zu reden.
3. Ferromagnetismus
Den Ferromagnetismus kennzeichnet ebenso wie den Paramagnetismus eine Anziehung des Körpers vom inhomogenen magnetischen Feld. Damit allerdings hören die
Gemeinsamkeiten schon auf. Zum einen trennen sie grundverschiedene Ursachen,
zum anderen ähneln sich auch die Auswirkungen nur wenig. Zunächst soll daher allein
das Verhalten eines Ferromagnetikums näher betrachtet werden.
Die Magnetisierung, die ein solcher Stoff bei einer gegebenen äußeren Feldstärke annimmt, ist um vieles größer, als bei einem Paramagnetikum: Um nicht weniger als den
Faktor 1000 unterscheidet sich die diesen Zusammenhang beschreibende Permeabilität. Die Auswirkungen (etwa gegenseitige Anziehung) sind also ohne Weiteres beobachtbar. Allerdings kann ein eindeutiger Wert dieser Permeabilität nicht stoffspezifisch angegeben werden, da die ferromagnetische Magnetisierung von ihrer »Geschichte« abhängig ist. Je nachdem, wie der Körper welchen Feldern zuvor ausgesetzt
war, hat sie später, auch ohne äußeres Feld, einen unterschiedlichen Betrag. Daraus
ist sofort ersichtlich, dass es möglich ist, aus einem solchen Werkstück einen Dauermagneten herzustellen. Weiterhin ist ein Ferromagnetikum nicht beliebig, sondern nur
bis zu einem sogenannten Sättigungspunkt magnetisierbar, ab einer bestimmten Temperatur, dem Curie-Punkt, verliert es gar völlig seine ferromagnetischen Eigenschaften.
Wie aus diesem Verhalten klar wird, ist der Ferromagnetismus im Gegensatz zu seinen
beiden Kollegen keine Eigenschaft der einzelnen Atome. Beispielsweise würde er dann
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nicht bei einer bestimmten Temperatur urplötzlich verschwinden. Gerade das muss an
dem Zusammenspiel vieler Atome, also an der besonderen Materialstruktur liegen.
Daher können wir uns während der Suche nach seinen Ursachen nicht auf ein einzelnes Atom beschränken, sondern müssen vielmehr einen ganzen Komplex im Auge behalten.
Einen solchen Komplex wollen wir uns nun von innen nach außen erarbeiten und beginnen damit im Bereich der Elektronen. Diese sind wiederum der ureigentliche Grund
des Magnetismus, hier aber auf eine ganz andere Art. Waren es beim Dia- und Paramagnetismus noch Kreisströme, die ein magnetisches Feld generierten, wird nun den
Elektronen an sich zugeschrieben, Träger einer Magnetisierung zu sein. Von seiner
Bewegung um den Atomkern völlig abgesehen, ist jedes Elektron selbst ein Elementarmagnet! Wer für diese überraschende Tatsache ein erklärendes Bild benötigt, möge
sich das Elektron als Kugel vorstellen, die um die eigene Achse rotiert. Damit wäre
wieder eine Ladungsbewegung, ein Strom vorhanden, der das magnetische Feld erzeugen könnte. Doch so hilfreich diese Vorstellung sein mag, korrekt ist sie leider nicht.
Allerdings vermag sie wie jedes Modell zumindest Einzelaspekte richtig darzustellen
und wird uns später erneut begegnen und helfen. Bezeichnet wird diese in der Realität
wie auch immer geartete »Bewegung« der Elektronen als Elektronenspin.
Für die Eigenschaften des Ferromagnetismus ist es nun von entscheidender Wichtigkeit, dass diese Elektronenspins untereinander wechselwirken können. Sie beeinflussen sich gegenseitig. Sie richten sich teilweise aneinander aus. Auch wenn sie anfangs
statistisch im Raum verteilt sind, kommt es aufgrund eben dieser Wechselwirkung in
einzelnen Bereichen zu einer spontanen und zufälligen Gleichrichtung der Spins, bis
der gesamte Raum ausgefüllt wird von solchen, unterschiedlich großen Bereichen, die
nach ihrem Entdecker Weißsche Bezirke genannt wurden. Innerhalb eines Weißschen
Bezirkes liegen alle Elektronenspins parallel nebeneinander und magnetisieren ihn
damit bis zur Sättigung. Insofern kann man auch diese Bezirke als Elementarmagneten
des Ferromagnetismus bezeichnen.
Im unmagnetisierten Zustand eines Volumens sind diese Weißschen Bezirke wiederum
in Richtung und Betrag so verteilt, dass sie sich gegenseitig kompensieren. Nun jedoch
legen wir unser bewährtes, äußeres Magnetfeld an, lassen es langsam anwachsen und
stellen dabei eine Reihe von Veränderungen fest:
Zunächst ändern die Weißschen Bezirke ihre Größe. Bereiche, deren Magnetisierung
mit dem äußeren Feld einen spitzen Winkel bildet, wachsen auf Kosten ihrer Nachbarn.
Das ist möglich, da die Grenzflächen zwischen ihnen, die sogenannten Bloch-Wände,
keine scharf definierten Schnittstellen, sondern eher relativ breite Übergangsgebiete
darstellen, in denen sich die Orientierung der Elektronenspins fließend an die Nachbarbereiche anpasst. Ein äußeres Feld vermag eine solche Wand leichter zu verschieben, als es bei einem abrupten Übergang der Fall wäre. Wandverschiebung heißt hierbei eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Bereichs, in dem die Spins parallel ausgerichtet sind.
Aufgrund innerer Spannungen im Stoff sind diesen Wachstumsvorgängen allerdings
Grenzen gesetzt. Statt dessen tritt ein anderer Effekt auf, wenn die Feldstärke einen
genügend hohen Betrag erreicht hat: Die Barkhausen-Sprünge. Damit ist ein sprunghaftes und rechtwinkliges Umklappen gemeint, das nicht etwa nur einzelne Elektronenspins durchführen, sondern gleich Weißsche Bezirke als Ganzes. Es betrifft all die Bezirke, deren Orientierung nach einem solchen Sprung mit der Feldrichtung einen kleineren Winkel bildet als zuvor. Mehr und mehr steigt also die Anzahl der Elementarmagneten, die mit dem äußeren Feld in einem spitzen Winkel stehen, was gleichbedeutend ist mit einer Magnetisierung des Volumens, die immer deutlicher mit der Feldrichtung übereinstimmt.
Mit weiter steigender Feldstärke drehen sich die Weißschen Bezirke - nun stetig - vollständig in Richtung des äußeren Feldes und versetzen den Stoff damit zu guter Letzt in
den Zustand der magnetischen Sättigung.
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Mit der somit erbrachten Deutung des Ferromagnetismus sind auch seine Verhaltensweisen verständlich geworden:
Die hohe Permeabilität begründet sich im Aufbau der einzelnen Elementarmagneten,
die nicht nur durch einzelne Atome repräsentiert werden, sondern sich aus einer Vielzahl von gleichgerichteten Elektronenspins bilden.
Das Verbleiben einer gewissen Restmagnetisierung liegt an den BarkhausenSprüngen, die die Elementarmagneten in eine energetisch günstige Position drehen, in
der sie auch ohne äußeres Feld verharren.
Auch ein Sättigungspunkt ist leicht zu erklären, da sich natürlich nicht mehr als 100%
der Elektronenspins in Feldrichtung orientieren können.
Und beim Überschreiten der Curie-Temperatur wird die thermische Bewegung so immens, dass sie den Wechselwirkungen unter den Spins ihre Fähigkeit nimmt, Weißsche Bezirke auszubilden.
Unsere Erklärungen zum Magnetismus sind hiermit beendet.
Auf der einen Seite.
Auf der anderen Seite ist uns wohl bewusst, wie lang die Liste ist mit Fragen, die hier,
wenn überhaupt, nur angeschnitten wurden:
Was genau ist nun ein Elektronenspin?
Warum herrschen ihre Wechselwirkungen nicht in allen Atomen?
Was passiert bei der Wandverschiebung?
U.v.m.
Doch wie so manches Physik-Buch auch können wir hier nicht mehr als einen Verweis
anbieten. Einen Verweis auf Menschen wie Werner Heisenberg und die eigenartige
Theorie der Quanten.
Jeder Physikstudent im Grundstudium lernt sie als gern verwendete Standardausrede
kennen.
Und in gewisser Weise... ist sie das auch für uns.
Ein Projektpraktikum an der TU Darmstadt
http://ssv.prp.physik.tu-darmstadt.de/~schaefer/edh/magnetismus.html
http://www.kopfball-online.de/experimente/exp021110_a.html
Magnetfelder
http://www.physik.uni-wuerzburg.de/physikonline/video1/
http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/magnet2.html
http://www.walter-fendt.de/ph11d/mfstab.htm
http://www.physik.unimuenchen.de/didaktik/U_materialien/leifiphysik/web_ph12/index.htm
http://www.technorama.ch/
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