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1 Tabellen zur Elektrizitätslehre

2 E.1 Metalle und Legierungen Spezifischer elektrischer Widerstand Metalle bei Raumtemperatur Druckabhängigkeit Relative Änderung am Schmelzpunkt Legierungen Spannungsreihen Elektrochemische Spannungsreihe Thermoelektrische Spannungsreihe Thermospannung gebräuchlicher Thermoelemente Gebräuchliche Thermopaare Peltier-Koeffizient für verschiedene Metalle

3 E.1.1 Spezifischer elektrischer Widerstand Metalle bei Raumtemperatur Druckabhängigkeit Relative Änderung am Schmelzpunkt Legierungen

4 E.1/1: Metalle bei Raumtemperatur Element T K ρ 10 8 Ωm 1 dρ ρ dt K Element T K ρ 10 8 Ωm 1 dρ ρ dt K Antimon Praseodym Bismut Promethium Cadmium Protactinium Cer Rhenium Cobalt Rhodium Dysprosium Ruthenium Erbium Samarium Europium Scandium Gadolinium Terbium Gallium Thallium Holmium Thorium Indium Thulium Iridium Zinn Lanthan Titan Lutetium Uran Quecksilber Ytterbium Neodym Yttrium Niob Gold Osmium Platin Polonium

5 E.1/2: Druckabhängigkeit Die elektrische Leitfähigkeit der Metalle erhöht sich in der Regel bei Anlegen eines äußeren hydrostatischen Druckes. Ein Maß für die Größe dieser Änderung ist der Druckkoeffizient (1 ρ )(dρ dp) des spezifischen elektrischen Widerstandes. Metall T K Druck 10 2 MPa Metall T K Druck 10 2 MPa dρ ρ dp dρ MPa ρ dp MPa Lithium Rhodium Beryllium Palladium Natrium Silber Magnesium Indium Aluminium Zinn c Kalium Zinn c Calcium Antimon Titan Barium Chrom Cer Eisen Praseodym Cobalt Neodym Nickel Tantal Kupfer Wolfram Zink c Iridium Zink c Platin Rubidium Gold Strontium Quecksilber (fl.) Zirconium Blei Niob Bismut Molybdän Uran

6 E.1/3: Relative Änderung am Schmelzpunkt Metall T schm K ρ fl ρ fest Metall T schm K ρ fl ρ fest Lithium Cadmium Natrium Indium Magnesium Zinn Aluminium Antimon Kalium Tellur Eisen Caesium Kupfer Gold Zink Quecksilber Gallium Blei Rubidium Bismut Silber

7 E.1/4: Legierungen Legierung ρ 10 6 Ωm 1 dρ ρ dt 10 3 K Legierung ρ 10 6 Ωm 1 dρ ρ dt 10 3 K Goldchrom Nickelin Graphit Novokonstant Isabellin Platin-Iridium (20 %) Bürstenkohle 40 Platin-Rhodium (10 %) Konstantan Resistin Manganin Rotguss Chromnickel (80 Ni, 20 Cr) Neusilber

8 E.1.2 Spannungsreihen Elektrochemische Spannungsreihe Thermoelektrische Spannungsreihe Thermospannung gebräuchlicher Thermoelemente Gebräuchliche Thermopaare Peltier-Koeffizient für verschiedene Metalle

9 E.1/5: Elektrochemische Spannungsreihe Die angegebenen Werte der Urspannung U 0 beziehen sich auf Wasserstoff als Vergleichselektrode und gelten für eine 1-n-Lösung: Werkstoff Wertigkeit U 0 V Werkstoff Wertigkeit U 0 V Fluor Cadmium Gold Eisen Chlor Schwefel Gold Gallium Brom Chrom Platin Zink Quecksilber Tellur Silber Mangan Graphit Aluminium Iod Uran Kupfer Magnesium Polonium Beryllium Sauerstoff Natrium Kupfer Calcium Arsen Strontium Bismut Barium Antimon Kalium Zinn Rubidium Wasserstoff Lithium Eisen Stahl (verzinkt) Blei Flussstahl Zinn Gusseisen Nickel Messing Cobalt Bronze Indium Chromnickel

10 E.1/6: Thermoelektrische Spannungsreihe Die angegebenen Werte der Thermokraft U 0 gelten für Platin bzw. Kupfer als zweites Metall und einer Temperaturdifferenz von 100 K. Werkstoff U 0 (mv 100 K) Werkstoff U 0 (mv 100 K) Platin Kupfer Platin Kupfer Tellur Cäsium 0 5 Silicium Blei Antimon Zinn Chromnickel Magnesium Eisen Tantal Molybdän Aluminium Messing Kohle Cadmium Graphit Wolfram Quecksilber V2A-Stahl Platin Kupfer Thorium Silber Natrium Gold Palladium Zink Nickel Mangan Cobalt Iridium Konstantan Rhodium Bismut

11 E.1/7: Thermospannung gebräuchlicher Thermoelemente Bezugstemperatur 0 C "!$#&% ')(+*-,/.102*-.10*!:9;% '<(+*-,/.102*-.102* =?> % "!$#&% %345.

12 E.1/8: Gebräuchliche Thermopaare Temperaturbereich Thermopaar 200 C 600 C Cu-Konstantan 200 C 800 C Fe-Konstantan 0 C 1200 C NiCr-Ni 0 C 1600 C PtRh-Pt

13 E.1/9: Peltier-Koeffizient P für verschiedene Metalle Der Pfeil zeigt die Richtung des elektrischen Stromes an. Metallpaar T C P (µ J K) Metallpaar T C P (µ J K) Metallpaar T C P (µ J K) A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A As Pb Cu Pd Pb Konstantan BiBCA BiD Cu Pt CdBCA CdD Cu Konstantan Cd Ni Fe Cu Cu Ag Fe Hg Sb Bi Cu Al Sb Pb Cu Au Zn Ni Cu Bi Fe Ni ZnB ZnD Cu Ni Fe Konstantan Graphit Cu Pb Bi

14 E.2 Dielektrika In den folgenden Tabellen bezeichnen ε r die Dielektrizitätszahl, δ den Verlustwinkel und U d die Durchschlagsspannung. Dielektrizitätszahl Keramiken Gläser Elektrische Eigenschaften von Polymeren Spezifischer Widerstand von Isolierstoffen Elektrische Eigenschaften von Isolierstoffen Elektrische Eigenschaften von Transformatoröl Einige Eigenschaften von Elektreten Ferroelektrika mit Sauerstoff-Oktaederstruktur

15 E.2/1: Dielektrizitätszahl ε r Die angegebenen Werte gelten für Raumtemperatur. E Stoff Summenformel Frequenz MHz ε r Aluminiumoxid Al 2 O Ammoniumbromid NH 4 Br Ammoniumchlorid NH 4 Cl Apatit ( opt.achse) Apatit ( opt. Achse) Asphalt Bariumchlorid BaCl Bariumchlorid(2 H 2 O) Bariumnitrat Ba(NH 3 ) Bariumsulfat BaSO Beryll ( opt. Achse) Be 3 Al 2 Si 6 O Beryll ( opt. Achse) Be 3 Al 2 Si 6 O Calcit ( opt. Achse) CaCO Calcit ( opt. Achse) CaCO Acetamid C 2 H 5 NO Essigsäure (2 C) C 2 H 4 O Calciumcarbonat CaCO Calciumfluorid CaF Calciumsulfat(2 H 2 O) CaSO Kasserit ( opt. Achse) SnO Kasserit ( opt. Achse) SnO Kupferoxid Cu 2 O Kupferoleat Cu(C 18 H 33 O 2 ) Kupfersulfat CuSO Kupfersulfat (2 H 2 O) Diamant C Dolomit ( opt.achse) CaMg(CO 3 ) Dolomit ( opt. Achse) CaMg(CO 3 ) Eisenoxid Fe 3 O Bleiacetat Pb(C 2 H 3 O 2 ) Bleicarbonat PbCO Bleichlorid PbCl Bleimonoxid PbO Bleinitrat Pb(NO 3 ) Bleioleat Pb(C 18 H 32 O 2 ) Bleisulfat PbSO Bleisulfid PbS Fortsetzung der Tabelle auf der nächsten Seite

16 Fortsetzung der Tabelle E.2/1 F Stoff Summenformel Frequenz MHz ε r Malachit Cu 2 (OH) 2 (CO 3 ) Quecksilberchlorid Hg 2 Cl HgCl Naphthalen C 10 H Phenol (10 C) C 6 H 6 O roter Phosphor P Kalinit KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O Kaliumcarbonat KHCO Kaliumchlorat KClO Kaliumchlorid KCl Kaliumchromat K 2 CrO Kaliumiodid KI Kaliumnitrat KNO Kaliumsulfat K 2 SO Quarz ( opt. Achse) SiO Quarz ( opt. Achse) Rutil ( opt. Achse) TiO Rutil ( opt. Achse) Selen Se Silberbromid AgBr Silberchlorid AgCl Silbercyanid AgCN Zinkcarbonat ( opt. Achse) ZnCO Zinkcarbonat ( opt. Achse) Natriumcarbonat Na 2 CO Natriumcarbonat(10 H 2 O) Natriumchlorid NaCl Natriumoleat NaC 18 H 38 O Natriumperchlorat NaClO Zucker Schwefel S 4.0 Thalliumchlorid TlCl Turmalin ( opt. Achse) Turmalin ( opt. Achse) Zirconium Zr

17 E.2/2: Keramiken Stoff ε r tan δ U d (kv mm) F F F F F F Porzellan Steatit Kondensatorkeramik ZrTiO TiO CaTiO (SrBi)TiO (BaTiO 3 ) 0G 9 (BaZrO 3 ) 0G

18 E.2/3: Gläser Glastyp ε r 10 4 tan δ Pyrexglas Quarzglas Corningglas 4.0 6

19 E.2/4: Elektrische Eigenschaften von Polymeren H H H I H H H H H H H H H M M H H M H I H H H H H Eigenschaft Polyethylen Teflon Polyvinylchlorid Polystyrol Polymethylmethacrylat Epoxidharz Temperatur festigkeitikj C ρ Ωm ε r (1 MHz) L 45 2L 65 3L 5 4L 5 3L 7 tan δ (1 MHz) N N 0L 03 0L 08 (1 4 4) 10N 0L 04 0L 06 0L 019 U d (kvi mm)

20 E.2/5: Spezifischer elektrischer Widerstand von Isolierstoffen Isolierstoff ρ Ω m Isolierstoff ρ Ω m O F F O F F P O F F P F F F F F F Bakelit Plexiglas Benzen Polyethylen Bernstein Polystyrol Celluloid Polyvinylchlorid bis Elfenbein Porzellan Erde, feucht 10 6 Quarzglas Flintglas Schellack Galalith Schiefer 10 6 Glas Siegellack Glimmer Silicium Guttapercha Siliconöl Hartgummi Transformatoröl Holz, trocken Vaselin Marmor Vulkanfiber Kautschuk Wasser, destilliert (1 4) 10 4 Kolophonium Flusswasser Papier Seewasser 0.3 Paraffin Weichgummi (2 14) Paraffinöl Polyesterharz (8 14) Petroleum

21 E.2/6: Elektrische Eigenschaften von Isolierstoffen Werkstoffe ρ Ωm ε 10 3 tan δ U d (kv mm) (50 Hz) (800 Hz) (50 Hz) (800 Hz) Phenoplaste reines Gießharz reines Pressharz Gesteinsmehl Phenol- Asbestfaser form- Holzmehl aldehyd Papierschnitzel Papierbahnen Gewebebahnen Phenol- Mineralien furfurol Holzmehl Gewebe Aminoplaste Harnstoff Holzmehl Melanin Cellulose Melanin Asbest Anilin Pressharz Cellulosederivate Cellulose weich Celluloseacetat mittel Celluloseacetat hart Celluloseacetat höher Celluloseacetobutyrat Cellulosenitrat Ethylcellulose Benzylcellulose Ethylenderivate Hochdruck-Polyethylen Niederdruck-Polyethylen Polypropylen Polystyrol Polystyrol(Styrol) Polystyrol(Acrylnitril) Polymethacrylsäureester Polyacrylsäureester Polyvinylchlorid Polycarbonat Fortsetzung der Tabelle auf der nächsten Seite

22 Fortsetzung der Tabelle E.2/6 Werkstoffe ρ Ωm ε 10 3 tan δ U d (kv mm) (50 Hz) (800 Hz) (50 Hz) (800 Hz) Proteine Polyurethan Typ U g Poly Typ U Polyamid Polyamid 6 + GV Polyamid Polyamid 66 + GV Polyamid Polyamid 11 + GV Polyamid Polyamid 12 + GV Kunsthorn Fluorcarbone Polyfluormonochlorethylen Polytetrafluorethylen Silicone Siliconharz Siliconkautschuk Elastomere Neopren Buna S Perbunan Modifizierte Naturstoffe Vulkanfiber Hartgummi

23 E.2/7: Elektrische Eigenschaften von Transformatoröl Eigenschaft Trafoöl Rizinusöl F F ρ Ωm ε r (1MHz) tan δ (1MHz) U d (kv mm)

24 E.2/8: Einige Eigenschaften von Elektreten Zusammensetzung NaKC 4 H 4 O 6 F 4H 2 O KH 2 PO 4 NH 4 H 2 PO 4 Curiepunkt T C1 Q 258K; T C2 Q 295 5K 123 K K Schmelzpunkt C Dichte (g cm 3 ) Spontane Polarisation (µ C cm 2 ) Zusammensetzung KH 2 AsO 4 NH 4 H 2 AsO 4 Curiepunkt K 95.6 T C Schmelzpunkt C Dichte (g cm 3 ) F Zusammensetzung (CN 2 H 6 )AL(SO 4 ) 2 12H 2 O (CH 2 NH 2 COOH) 3 H 2 SO 4 Curiepunkt Spontane Polarisation (µ C cm 2 ) 0.35

25 E.2/9: Ferroelektrika mit Sauerstoff-Oktaederstruktur F O Verbindung Formel Struktur T C C ε r Bariumtitanat BaTiO 3 Perovskit (bei T C ) Lithiumtantalat LiTaO 3 Ilmenit 450 Natriumniobat NaNbO 3 Perovskit 640; 518; 480; 360 Antiferroelektrikum; 350 Bleihafniat PbHfO 3 Perovskit 215; 163 Antiferroelektrikum; 100; bei 215 C: 1000 Bleiniobat PbNb 2 O 3 kubisch ; Bleitantalat PbTaO 6 kubisch F F F 400; bei 260 C: 1100 Bleititanat PbTiO 3 Perovskit ; bei 500 C: 3500 Bleizirconat PbZrO 3 Perovskit 235 Antiferroelektrikum; 250; bei 235 C: 3750 Strontiumtitanat SrTiO 3 Perovskit 250

26 E.3 Praktische Tabellen der Elektrotechnik Widerstandslegierungen Spannung Weston-Normalelemente Kontaktwerkstoffe Spannungsbereiche in der Elektrotechnik Richtwerte einiger Spannungen Gasdurchlässigkeit einiger Quarzgläser Wirkung des elektrischen Stromes

27 E.3/1: Widerstandslegierungen Legierung ρ Ω mm 2 m 1 α K 1 max. Betriebstemperatur Nickelin (67 % Cu, 30 % Ni, 3 % Mn) Manganin (86 %Cu, 12 % Mn, 2 % Ni) Konstantan (54 % Cu, 45 % Ni, 1 % Mn) Chromnickel Megapyr (65 % Fe, 30 % Cr, 5 % Al) Kanthal C

28 E.3/2: Spannung Weston-Normalelemente Temperatur C Spannung /V Temperatur C Spannung /V Temperatur C Spannung /V

29 E.3/3: Kontaktwerkstoffe F Werkstoff Leitfähigkeit Schmelztemperatur Eigenschaften m Ω 1 2 mm C E-Kupfer Lichtbogen erzeugt eine schlecht leitende Oxidschicht; billig Feinsilber leitende Oxidschicht; geringe Härte; unbeständig gegen Schwefel; kleiner Übergangswiderstand Feingold chemisch beständig; weich; Kontakte verkleben leicht Wolfram geringer Abbrand; sehr hart Quecksilber wartungsfrei; hohe Lebensdauer; chemisch beständig; giftig! Kohle keine Oxidschicht, verschweißt nicht, selbstschmierend, verwendbar bis 400 C Silberbronze gute Federeigenschaften Hartsilber lichtbogenfest, hart Silber-Cadmium Cd wirkt lichtbogenlöschend

30 E.3/4: Spannungsbereiche in der Elektrotechnik Bezeichnung Spannungsbereich /V Anwendung E R E R E R E R E R F Kleinspannung 0 U 42 elektromechanisches Spielzeug Niederspannung 0 U 1000 Betriebsnetze aller Art Mittelspannung 1000 U Hochspannungsfreileitungen Hochspannung 1000 U Hochspannungsfreileitungen Höchstspannung U Höchstspannungsfreileitungen

31 E.3/5: Richtwerte einiger Spannungen U /V U /V F F F F F F Antennenspannung 6 (5 40) 10 Straßenbahn, S-Bahn Nervenspannung 2 (0 5 5) 10 Zündkerze (5 15) 10 3 Bleiakku 2 Fahrdrahtspannung der DB Fahrraddynamo 6 Röntgenröhren bis Hausspannung 230 oder 400 Bandgeneratoren bis

32 E.3/6: Gasdurchlässigkeit κ einiger Quarzgläser Der Gasdurchlässigkeitskoeffizient gibt die Menge des Gases in cm 3 an, die bei Normaldruck und einer Druckdifferenz von 1 33 F 10 2 Pa durch 1 cm 2 in einer Sekunde bei einer Glasdicke von 1 mm hindurchtritt. Helium Wasserstoff Neon Stickstoff Argon F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F T C κ T C κ T C κ T C κ T C κ

33 E.3/7: Wirkung des elektrischen Stromes auf den menschlichen Körper Bereich Reaktion Wechselstrom Gleichstrom Hz Effektivwert I Blutdrucksteigerung, geringe Muskelkontraktion in 0 4 4mA 1 20mA den Fingern kein Einfluss auf die Nervenerschütterungen bis zum mA 25 40mA II Herzfrequenz, kein Einfluss auf das Reizleitungssystem, noch keine Bewusstlosigkeit, Blutdrucksteigerung, Herzunregelmäßigkeiten; Unterarm Loslassen der Elektrode noch möglich Loslassen der Elektrode nicht mehr möglich reversibler Herzstillstand bei höheren Stromstärken, teilweise schon Bewusstlosigkeit 6 22mA 40 60mA mA 60 90mA 25 80mA mA O O III Herzkammerflimmern, Bewusstlosigkeit 80mA 8A 250mA 8A IV Wie im Bereich II, Arrhythmien, Herzstillstand, Blutdrucksteigerung; Lungenblähung, Verbrennungen, Bewusstlosigkeit 3A 3A

34 E.4 Magnetische Eigenschaften Magnetische Suszeptibilität Magnetische Suszeptibilität anorganischer Verbindungen Technisch relevante magnetische Legierungen

35 E.4/1: Magnetische Suszeptibilität der Elemente Die Tabelle enthält die molare magnetische Suszeptibilität χ m Q χ F M in SI-Einheiten. M ist das Molekulargewicht der Substanz. Diese Werte gelten unter Normalbedingungen. Element χ m Element χ m 10 9 Element χ m 10 9 Element χ m 10 9 O Ag 19.5 Dy Mo Sm Al Er Na Sn(weiß) +3.1 Am Eu Nd Sn(grau) 37.0 Ar 19.6 Gd Ne 6.74 Sr As(α ) 5.5 Ga 21.6 Nb +195 S(α ) 14.9 As(β ) 23.7 Ge N S(β ) 15.4 As(γ ) 230 Hf Os +9.9 Ta Au 28.0 He 1.88 O Tc Ba Hg O Te 39.5 Be 9.0 Ho Pd Tb Bi H P(rot) 20.8 Tl 50.9 B 6.7 In P(schwarz) 26.6 Th +132 Br I Pr Tm Cd 19.8 Ir 25.6 Pt Ti Ca K Pu W C(Diam.) 5.9 Kr 28.8 Re U C(Graph.) 6.0 La 95.9 Rb V Ce(β ) Pb 23.0 Rh Xe 43.9 Ce(γ ) Li Ru Yb +67 Cs Lu 0 0 Sb 99.0 Y Cl Mg 13.1 Se 25.0 Zn 11.4 Cr +180 Mn(α ) Sc +315 Zr Cu 5.46 Mn(β ) Si 3.9

36 E.4/2: Magnetische Suszeptibilität anorganischer Verbindungen Verbindung χ m 10 9 Verbindung χ m 10 9 Verbindung χ m 10 9 Verbindung χ m 10 9 Al 2 O CdBr CsBr 67.2 CuCl 40.0 Al 2 (SO 4 ) CdCO CsBrO CuCl NH CdCl Cs 2 CO Cu 2 O 20.0 NH 4 C 2 H 3 O CdCrO CsO CuO (NH 4 ) 2 SO CdF Cs 2 S Cu 3 P 33.0 BaCO CdO 30.0 Cr(C 2 H 3 O 2 ) CuP Ba(BrO 3 ) CdS 50.0 CrCl CuSO BaO 29.1 CaCO CrCl Dy 2 O BaO CaCl Cr 2 O Dy 2 (SO 4 ) BeCl CaF CrO Dy 2 S Be(OH) Ca(OH) Cr 2 (SO 4 ) Er 2 O BeO 11.9 CaO 15.0 Co(C 2 H 3 O 2 ) Er 2 S Bi 2 O CaO CoBr Eu 2 O BiCl CO CoCl EuSO Bi 2 (CrO 4 ) CO 9.8 Co 2 O EuS Bi 2 (SO 4 ) CeCl Co 3 O Gd 2 O BiPO CeO Co 3 (PO 4 ) Gd 2 S GaCl MgCl RbBr 56.4 Tl 3 PO Ga 2 O 34.0 MgO 10.2 Rb 2 CO Tl 2 SO Ga 2 S 36.0 MgSO RbCl 76.0 Th(NO 3 ) GaS 23.0 MnBr RbO ThO Ga 2 S MnCO Rb 2 SO Tm 2 O GeCl MnO RuCl SnCl GeO 28.8 Mn 2 O RuO SnO 19.0 GeO Mn 3 O Sm 2 O SnO GeS 40.9 MnSO Se 2 Br TiC +8.0 GeS Hg 2 O 76.3 Se 2 Cl TiCl Fortsetzung der Tabelle auf der nächsten Seite

37 Fortsetzung der Tabelle E.4/2 Verbindung χ m 10 9 Verbindung χ m 10 9 Verbindung χ m 10 9 Verbindung χ m 10 9 F AuCl Hg 2 SO SeO TiCl AuF MoBr SiC 12.8 TiCl AuP MoBr SiO Ti 2 O HfO Mo 3 Br AgBr 59.7 TiS Ho 2 O Mo 2 O Ag 2 CO WC Ho 2 (SO 4 ) Mo 3 O AgCl 49.0 WO HCl 22.6 Nd 2 O Ag 2 O WO InBr Nd 2 (SO 4 ) AgMnO UF In 2 O 47.0 NiCl Ag 3 PO UF In 2 O NiO NaBr 41.0 UO In 2 S 50.0 NiSO Na 2 CO UO InS 28.0 NiS NaCl 30.3 UO In 2 S N 2 O 18.9 NAOH 16.0 VCl IrCl NO Na 2 O 14.5 VCl IrO OsCl Na 2 O VO FeBr PdCl Na 2 HPO V 2 O FeCO PdH Na 2 SO V 2 O FeCl Pd 4 H SrBr 86.6 VS FeO Pt 2 O SrCO H 2 O FePO PuF SrCl H 2 O(Eis) FeSO PuF SrO 35.0 D 2 O La 2 O PuO SrO D 2 O(Eis) Pb(C 2 H 3 O 2 ) K 2 CO SrSO Yb 2 S PbCO KCl 39.0 SO Y 2 O PbCl K 3 Fe(CN) H 2 SO ZnCO PbO 42.0 K 4 Fe(CN) Ta 2 O ZnCl PbS 84.0 KO Tb 2 O ZnO 46.0 LiC 2 H 3 O KO TlBr 63.9 ZnSO Li 2 CO K 4 MnO Tl 2 CO ZnS 25.0 LiH 10.1 PrO TlCl 57.8 ZrC 26.0 MgBr ReO TlCN 49.0 Zr(NO 3 ) 4 5H 2 O 77.0 MgCO ReO Tl 2 O ZrO

38 E.4/3: Technisch relevante magnetische Legierungen E Werkstoff Zusammensetzung ohne Eisenanteil Remanenz Koerzitivkraft Permeabilität B r T H c (A m) µ r Hartmagnetische Metalle Kohlenstoffstahl 1 % C Chromstahl 5.8 % Cr; 1.1 % C Wolframstahl 6 % W Cobaltstahl 36 % Co; 4.8 % Cr Vicalloy 3.5 % Mn; 1.1 % C; % Co; 14 % V KS-Magnetstahl 9 % W; % Cr; % C Tromalit 25 % Ni; 13 % Al Weichmagnetische Metalle E-Eisen (1 geglüht) E-Eisen (2 geglüht) E-Eisen 3.5 % Si; Vakuum geschm Permalloy 78.5 % Ni; 3 % Mo Nicalloy 40 % Ni Hyperm % Ni Mumetall 76 % Ni; 5 % Cu; 2 % Co

39 E.5 Ferromagnetische Eigenschaften In den folgenden Tabellen bedeuten T C Curie-Temperatur σ S Spezifische, auf die Masseneinheit bezogene Sättigungsmagnetisierung bei Raumtemperatur (20 C) σ 0 Spezifische Sättigungsmagnetisierung, auf T Q 0 K extrapoliert σ 0 M 0 n B Effektive Magnetonen-Zahl, definiert als n B Q N A µ B (M 0 ist das Molekulargewicht, N A die Avogadro-Zahl und µ B das Bohrsche Magneton.) Ferromagnetische Elemente Binäre Eisenlegierungen Binäre Nickellegierungen Magnetische Anisotropie Anisotropie-Koeffizienten Magnetisierungsrichtungen in kubischen Kristallen

40 E.5/1: Ferromagnetische Elemente F F Z T C C σ S (10 7 T m 3 kg) σ 0 (10 7 T m 3 kg) n B 26 Fe Co Ni Gd Tb Dy Ho Er Tm

41 E.5/2: Binäre Eisenlegierungen F F P Element Konz. T C σ S n B Element Konz. T C σ S n B 7 At-% C 10 T m 3 7 /Atom At-% C 10 T m 3 kg kg /Atom Al Os Pd Au Pt Co Rh Cr Ru Ir Sn Ni Si V

42 E.5/3: Binäre Nickellegierungen F F Element Konz. T C σ S n B Element Konz. T C σ S n B 7 At-% C 10 T m 3 7 /Atom At-% C 10 T m 3 kg kg /Atom Al Si Au Cr ( 123 C) ( 123 C) 0.30 Sn Mo Ta Mn 25 (1) Pd Ti W Pt Y Zn Sb (1) (amorph)

43 E.5.1 Magnetische Anisotropie Die magnetische Anisotropie wird durch die Magnetisierungsarbeit bestimmt. Sie ist in den verschiedenen Kristallrichtungen unterschiedlich. Die Achse der leichtesten Magnetisierung ist durch ein Minimum der Magnetisierungsarbeit bestimmt. Die Magnetisierungsarbeit hat in den wichtigsten Kristallsystemen folgende Form: a) Kubische Kristalle: E a Q K 1 (α 2 1 α 2 2 α 2 2 α 2 3 α 2 3 α 2 1 ) K 2α 2 1 α 2 2 α 2 3 K 3 (α 2 1 α 2 2 α 2 2 α 2 3 α 2 3 α 2 1 )2 S ; α 1T α 2T α 3 sind die Richtungskosinus, bezogen auf die Achsen der Elementarzelle. b) Hexagonale Kristalle: E a Q K 1 sin 2 φ K 2 sin 4 φ K 3 sin 6 φ K 4 sin 6 φ sin 6 ψ U ; φ ist der Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung und der Achse [001]. ψ ist der Winkel zwischen der Magnetisierungsachse und der c-achse. c) Tetragonale Kristalle: E a Q K 1 sin 2 ϑ K 2 sin 4 ϑ K 3 cos 2 α cos 2 β U ; ϑ ist der Winkel zwischen der Magnetisierungsachse und der tetragonalen Achse [001]. α und β sind die Winkel zwischen der Magnetisierungsachse und den tetragonalen Achsen [100] beziehungsweise [010]. Die Anisotropie-Koeffizienten sind temperaturabhängig. Anisotropie-Koeffizienten Magnetisierungsrichtungen in kubischen Kristallen

44 E.5/4: Anisotropie-Koeffizienten K 1 und K 2 von Fe-Co-, Fe-Ni- und Fe-Co-Ni-Legierungen Zusammensetzung 20 C 200 C 300 C 380 C At-% K 1 K 2 K 1 K 2 K 1 K 2 K 1 K 2 Fe Co Ni 10 2 J m

45 E.5/5: Richtung der leichten, mittleren und schweren Magnetisierung in kubischen Kristallen K K 2 K K 1 WV WV 4 X K 1 X 9 X K 1 X YV K K 1 4 X K 1 X 9 X K 1 X YV leichte [100] [100] [111] [111] [110] [110] mittlere [110] [111] [100] [110] [111] [100] schwere [111] [110] [110] [100] [100] [111]

46 E.6 Ferrite E.6/1: Magnetische Eigenschaften einiger Ferrite mit Spinellstruktur Parameter Fe 3 O 4 MgFe 2 O 4 MnFe 2 O 4 CuFe 2 O 4 Röntgendichte (g cm 3 ) Curie-Temperatur C magnetisches Moment/Molekül (µ B ) ( kub.) 1.3 ( tetrag.) spez. Sättigungsmagnetisierung (10 7 Tm 3 kg) Anisotropie-Konstante K 1 (10 2 J m 3 ) Anisotropie-Konstante K 2 (10 2 J m 3 ) CoFe 2 O 4 NiFe 2 O 4 Li 0G 5Fe 2G 5O 4 Röntgendichte (g cm 3 ) Curie-Temperatur C magnetisches Moment/Molekül (µ B ) spez. Sättigungsmagnetisierung (10 7 Tm 3 kg) Anisotropie-Konstante K 1 (10 2 J m 3 ) Anisotropie-Konstante K 2 (10 2 J m 3 ) 3 0.2

47 E.7 Antiferromagnete E.7/1: Eigenschaften einiger Antiferromagnete In der folgenden Tabelle sind die Néel-Temperatur des Phasenüberganges, die Temperatur T C des Curie- Weißschen Gesetzes und die molare magnetische Suszeptibilität für einige antiferromagnetische Verbindungen angegeben. P P P 3 3 Stoff T N T C χ M 10 Stoff T N T C χ M 10 K K (cm 3 mol) K K (cm 3 mol) Ti 2 O α VS VO LaCrO MnO β MnS 165; MnS 2 48; MnSe MnF MnF MnCO LaMnO 3 131; RbMnF MnUO FeO 198; FeS FeCl FeBr FeP FeSn FeTiO 3 68; YFeO FeSO Fe 2 SiO CoF CoCl β CoSO CoUO NiF NiCl NiSO CuSO GdP GdAg α VSe FeCO 3 35; ZnCr 2 Se LaFeO MnSe CoO 328; MnTe KCoF 3 114; MnAu Nb 2 Co 4 O 9 30; KMnF NaTiO Mn 2 SiO EuTe 11; FeF GdIn FeI

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