Hysterese

Hysterese
1.Aufnahme der Hystereseschleife
Am Widerstand R1 greifen wir eine Teilspannung U1 ab, die zur Stromstärke I und damit
zur magnetischen Feldstärke H proportional ist.
U1 ∼ I → U1 ∼ H
An den Enden der Induktionsspule Ni entsteht eine Spannung Ui, die durch den
hochohmigen Widerstand R fließt und zur Aufladung des Kondensators führt. Die
Spannung Ui ist proportional zur Änderung der Flussdichte ∆ B.
Ui ∼ ∆ B
Wird die Schleife noch nicht voll ausgesteuert, dann gelingt dies durch die Verkleinerung
des veränderlichen Widerstands Rv.
Beim ersten hochfahren von H erhält man die Neukurve. Geht H nun von der Sättigung
auf 0 zurück, so hat das Material noch immer eine bestimmte Flussdichte B, die so
genannte Remanenz. Nun polt man die Feldstärke um und den Wert von H, bei dem B =
0 ist, nennt man Koerzitivfeldstärke. Anschließend wird H wieder bis zur Sättigung
aufgedreht. Der untere Ast der Hystereseschleife wird analog erreicht.
Im Sättigungsbereich trägt zum Anwachsen von B das Eisen nichts mehr bei. Das
Ansteigen der Kurve ist nur noch durch das Ansteigen von H selbst bedingt.
Je nach Verwendungszweck besitzen technische Ferromagnetika unterschiedliche
Formen der Hystereseschleifen.
a) magnetisch hart
- breite Hystereseschleife
- große Hc , hohe Remanenz
- Magnetisierung nur mit starkem Magnetfeld möglich
- Dauermagnete
b) magnetisch weich
- schmale Hystereseschleife
- kleine Hc , niedrige Remanenz
- Magnetisierung mit kleinem Magnetfeld möglich
- Elektromagnete, Transformatoren
2.Ferro-/Para-/Diamagnetismus
Drei Stäbchen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften werden in einem stark
inhomogenen Magnetfeld leicht drehbar aufgehängt. Je nach dem, welche magnetischen
Eigenschaften die Stäbchen besitzen, werden sie entweder in das Magnetfeld
hineingezogen oder herausgedrängt
- Ferromagnetische Stoffe (z.B. Nickel, Eisen)
Schon bei ca. 10 mA dreht sich das Stäbchen in Richtung des Magnetfelds.
- Paramagnetische Stoffe (z.B. Aluminium, Platin)
Bei 5-7 A dreht sich das Stäbchen in Richtung des Magnetfeldes
- Diamagnetische Stoffe (z.B. Wismut, Gold )
Bei 6- 10 A stellt sich das Stäbchen quer zu den Feldlinien
3.Modellvorstellung für den Ferromagnetismus
- einzelne Atome ≈ Elementarmagnete
- Weißsche Bezirke = Bereiche spontaner Magnetisierung
- im unmagnetischen Ferromagnetikum heben sich die Wirkungen der
verschiedenen Bezirke auf
- durch Einwirkung eines äußeren Magnetfelds klappen Bezirke um
- je stärker Magnetfeld, desto mehr Bezirke klappen um
Barkhausen-Effekt
In eine Spule mit 12000 Windungen werden nacheinander Drähte verschiedener
magnetischer Härte gelegt.
Nun nähert man langsam einen Hufeisenmagneten. In einem über einen Verstärker
angeschlossenen Lautsprecher kann man ein Knacken hören, was darauf hinweist,
dass die Weißschen Bezirke umklappen. Je magnetisch härter ein Draht ist, desto
größer muss die magnetische Feldstärke sein, d. h. der Magnet muss sehr viel näher
an die Spule, um das Knacken hörbar zu machen.
Quellen: Müller-Leitner-Mraz, Physik 1.Semester Kap. 28
Hammer-Knauth-Kühnel, Physik Elektrisches und magnetisches Feld Kap. 17
Höfling, Physik Band II Teil 2 Kap.5.4
Leybold, Elektromagnetismus, DK 538.23
Leybold, Kat.-Nr. 56041
http://products.phywe.de/main.php
©Alexander Maier, Referat am 08.02.2006