Magnetismus der Materie. Bernd Fercher David Schweiger

Transkript

1 Magnetismus der Materie Bernd Fercher David Schweiger

2 Einleitung Erste Beobachtunge in China und Kleinasien Um 1100 Navigation von Schiffen Magnetismus wird durch Magnetfeld beschrieben dieses wird durch geschlossene Feldlinien veranschaulicht

3 Einleitung Abstand benachbarter Feldlinien ist Anhaltspunkt für Stärke des Magnetfeldes

4 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

5 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

6 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)

7 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

8 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

9 Arten von Magnetismus Diamagnetismus < χ < leichte Abschwächung Paramagnetismus 10-6 < χ < 10-3 leichte Verstärkung Ferromagnetismus 0,3 < χ < 10 9 deutliche Verstärkung

10 Diamagnetismus Keine permanenten magn. Momente Lenz sche Regel induzierte Kreisströme wirken Ursache entgegen Abschwächung Schwacher Effekt Elemente mit abg. Elektronenschale (z.b: Gold, Silber, Kupfer)

11 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)

12 Ferromagnetismus Wechselwirkung von permanenten magn. Dipolmomenten Momente summieren sich Regionen mit großen magn. Gesamtmomenten (Weiss sche Bezirke)

13 Ferromagnetismus Trennung der Weiss schen Bezirke durch Bloch- Wände Atomare magn. Momente klappen um in Richtung der Orientierung der magn. Momente des angrenzenden Weiss schen Bezirk

14 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

15 Ferromagnetismus a) Ausgangszustand b) c) Wandverschiebungen d) Drehprozesse bis zur Sättigung

16 Hysteresekurve Magnetisierung von Ferromagnetika abhängig von Größe und Ausrichtung des äußeren Magnetfeldes Kein einfacher Zusammenhang Keine math. Funktion sonder Zyklus (=Hysteresekurve) Ablesen wichtiger Kenngrößen

17 Hysteresekurve

18 Hysteresekurve Stets Magnetisierung vorhanden Um diese aufzuheben erhitzen über Curie- Temperatur Magn. Suszeptibilität stark temp. Abhängig Oberhalb der Curie-Temperatur jeder Ferromagnet paramagnetisches Verhalten

19 Hysteresekurve Suszeptibilität folgt dem Curie-Weiss-Gesetz CG Curie-Weiss-Konstante

20 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

21 2 weitere Arten von Magnetismus Antiferromagnetismus ähnlich zu Paramagnetismus Ferrimagnet verhält sich wie schwacher Ferromagnet

22 Quellen Paul Wagner, Georg Reischl, Gerhard Steiner: Einführung in die Physik, Facultas, 2.Auflage

23 Danke für eure Aufmerksamkeit