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Magnetisierung Physikalische GrößeName Formelzeichen M displaystyle vec M Größen undEinheitensystem Einheit DimensionSI

Magnetisierung

Die Magnetisierung ist eine physikalische Größe zur Charakterisierung des magnetischen Zustands eines Materials. Sie ist ein Vektorfeld, das die Dichte von permanenten oder induzierten magnetischen Dipolen in einem magnetischen Material beschreibt und berechnet sich als das magnetische Moment pro Volumen :

Vereinfachter Vergleich der magnetischen Flussdichte von
ferromagnetischen (μf),
paramagnetischen (μp) und
diamagnetischen Materialien (μd)
zu Vakuum (μ0)

Die Magnetisierung beschreibt den Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte und der magnetischen Feldstärke :

Dabei ist die magnetische Feldkonstante und die Permeabilität. Das Produkt heißt „magnetische Polarisation“.

Diese Beziehungen gelten im SI-System. Im Gaußschen CGS-System hingegen lautet die Definition: . Im Folgenden wird durchgängig das SI verwendet.

In diamagnetischen Materialien ist , die Magnetisierung ist dem erzeugenden Feld entgegengerichtet; in paramagnetischem Material ist , Magnetisierung und Feld sind gleich gerichtet.

Die – praktisch wichtigste – ferromagnetische Magnetisierung ist wesentlich größer als paramagnetische Magnetisierung () und nicht proportional der Feldstärke (vgl. Skizze rechts), d. h. ist hier keine Konstante, sondern selbst von abhängig. und sind gleich gerichtet, aber nicht immer ganz parallel. Ein ferromagnetischer Körper kann permanentmagnetisch sein.

Jede Magnetisierung kommt durch die Ausrichtung von Elementarmagneten zustande. Da ein Körper nur endliche viele Elementarmagnete enthält, gibt es eine Sättigungsmagnetisierung, die auch in einem beliebig starken äußeren Feld nicht überschritten werden kann. Große praktische Bedeutung hat dies beim Ferromagnetismus (siehe Sättigung).

Beschreibung durch die Suszeptibilität Bearbeiten

Die Magnetisierung kann auch durch die magnetische Feldstärke und die magnetische Suszeptibilität beschrieben werden:

Die Suszeptibilität ist dimensionslos und hat für diamagnetische Materialien einen (kleinen) negativen Wert, im Extremfall eines Supraleiters den Wert −1. Für paramagnetische Materialien hat sie einen kleinen positiven Wert, für ferromagnetische Materialien ist sie sehr groß.

Magnetisierung eines Nagels Bearbeiten

Magnetisierung eines Nagels mit Hilfe eines äußeren Magnetfeldes

Ein Nagel aus Eisen, dessen magnetische Domänen anfänglich zufällige Richtungen haben, kann durch ein äußeres Feld magnetisiert werden. Dabei ändern Domänen ihre Richtung und manche Domänen vergrößern sich auf Kosten benachbarter Domänen. Insgesamt ergibt dies eine Magnetisierung, die ungefähr parallel zum äußeren Feld verläuft. Diese Umlagerung der magnetischen Domänen kann z. B. durch externe Stöße oder Vibrationen erleichtert werden. Aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften behält der Nagel seine Magnetisierung teilweise auch noch nach Entfernen des äußeren Feldes bei.

Magnetisierung in der Geologie/Mineralogie Bearbeiten

Mineralien und Gesteine können bei ihrer Entstehung auf verschiedene Arten eine bleibende Magnetisierung erhalten, wobei das Magnetfeld der Erde jeweils die Polarisierung vorgibt:

  • Thermisch remanente Magnetisierung (TRM): Die magnetische Ausrichtung der Mineralien in einer Schmelze wird durch Abkühlen unter die Curie-Temperatur fixiert.
  • Chemisch remanente Magnetisierung (CRM): Mineralien, welche durch eine chemische Reaktion (z. B. Oxidation, Reduktion) zu magnetisierbaren Mineralien werden, richten sich bei der Umwandlung aus.
  • Detritisch remanente Magnetisierung (DRM): magnetisierbare Mineralkörner richten sich bei der Sedimentation in der Wassersäule nach dem Magnetfeld der Erde aus und lagern sich mit dieser Ausrichtung auf dem Sediment ab.
  • Postdetritisch remanente Magnetisierung (pDRM): Mineralien richten sich nach der Ablagerung im unverfestigten Sediment aus.

Literatur Bearbeiten

  • Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage. Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4.
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage. Europa-Lehrmittel, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9.
  • Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. 2. Auflage. Carl Hanser, München, Wien 1982, ISBN 3-446-13553-7.
  • Horst Kuchling: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage. Harri Deutsch, Frankfurt am Main 1982, ISBN 3-87144-097-3.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. DIN 1324 Elektromagnetisches Feld. Teil 1: Zustandsgrößen. DIN-Taschenbuch Einheiten und Begriffe für physikalische Größen, Beuth, Berlin 1990.
  2. Richard Feynman, Robert Leighton, Matthew Sands: The Feynman Lectures on Physics, Volume II. Addison-Wesley, 2006, ISBN 0-8053-9047-2, Kapitel 37: Magnetic Materials.
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Physikalische GrosseName MagnetisierungFormelzeichen M displaystyle vec M Grossen undEinheitensystem Einheit DimensionSI A m 1 L 1 displaystyle cdot IDie Magnetisierung M displaystyle M ist eine physikalische Grosse zur Charakterisierung des magnetischen Zustands eines Materials Sie ist ein Vektorfeld das die Dichte von permanenten oder induzierten magnetischen Dipolen in einem magnetischen Material beschreibt und berechnet sich als das magnetische Moment m displaystyle vec m pro Volumen V displaystyle V Vereinfachter Vergleich der magnetischen Flussdichte vonferromagnetischen mf paramagnetischen mp unddiamagnetischen Materialien md zu Vakuum m0 M d m d V displaystyle vec M frac mathrm d vec m mathrm d V Die Magnetisierung beschreibt den Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte B displaystyle vec B und der magnetischen Feldstarke H displaystyle vec H B m 0 H M m H displaystyle vec B mu 0 left vec H vec M right mu vec H Dabei ist m 0 displaystyle mu 0 die magnetische 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paramagnetische Materialien hat sie einen kleinen positiven Wert fur ferromagnetische Materialien ist sie sehr gross Magnetisierung eines Nagels Bearbeiten nbsp Magnetisierung eines Nagels mit Hilfe eines ausseren MagnetfeldesEin Nagel aus Eisen dessen magnetische Domanen anfanglich zufallige Richtungen haben kann durch ein ausseres Feld magnetisiert werden Dabei andern Domanen ihre Richtung und manche Domanen vergrossern sich auf Kosten benachbarter Domanen Insgesamt ergibt dies eine Magnetisierung die ungefahr parallel zum ausseren Feld verlauft Diese Umlagerung der magnetischen Domanen kann z B durch externe Stosse oder Vibrationen erleichtert werden Aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften behalt der Nagel seine Magnetisierung teilweise auch noch nach Entfernen des ausseren Feldes bei 2 Magnetisierung in der Geologie Mineralogie BearbeitenMineralien und Gesteine konnen bei ihrer Entstehung auf verschiedene Arten eine bleibende Magnetisierung erhalten wobei das Magnetfeld der Erde jeweils die Polarisierung vorgibt Thermisch remanente Magnetisierung TRM Die magnetische Ausrichtung der Mineralien in einer Schmelze wird durch Abkuhlen unter die Curie Temperatur fixiert Chemisch remanente Magnetisierung CRM Mineralien welche durch eine chemische Reaktion z B Oxidation Reduktion zu magnetisierbaren Mineralien werden richten sich bei der Umwandlung aus Detritisch remanente Magnetisierung DRM magnetisierbare Mineralkorner richten sich bei der Sedimentation in der Wassersaule nach dem Magnetfeld der Erde aus und lagern sich mit dieser Ausrichtung auf dem Sediment ab Postdetritisch remanente Magnetisierung pDRM Mineralien richten sich nach der Ablagerung im unverfestigten Sediment aus Literatur BearbeitenHorst Stocker Taschenbuch der Physik 4 Auflage Harri Deutsch Frankfurt am Main 2000 ISBN 3 8171 1628 4 Gunter Springer Fachkunde Elektrotechnik 18 Auflage Europa Lehrmittel Wuppertal 1989 ISBN 3 8085 3018 9 Hans Fischer Werkstoffe in der Elektrotechnik 2 Auflage Carl Hanser Munchen Wien 1982 ISBN 3 446 13553 7 Horst Kuchling Taschenbuch der Physik 4 Auflage Harri Deutsch Frankfurt am Main 1982 ISBN 3 87144 097 3 Weblinks BearbeitenPhysikalische Erklarungen zu Magnetisierung Magnetfeldern und Magnetismus im AllgemeinenEinzelnachweise Bearbeiten DIN 1324 Elektromagnetisches Feld Teil 1 Zustandsgrossen DIN Taschenbuch Einheiten und Begriffe fur physikalische Grossen Beuth Berlin 1990 Richard Feynman Robert Leighton Matthew Sands The Feynman Lectures on Physics Volume II Addison Wesley 2006 ISBN 0 8053 9047 2 Kapitel 37 Magnetic Materials Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Magnetisierung amp oldid 223160725