Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 172
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
• H wird allein durch freie Ströme, z.B. in Spulen, erzeugt und ist nicht von vorhandenen oder indu-
zierten Strömen innerhalb der Materie abhängig.
• B enthält dagegen sowohl Beiträge aus freien (äußeren) Strömen und magnetischen Momenten, die
Beispiel:
durch Materialeigenschaften resultieren.
Zylinderspule: B = μ0 ⋅n ⋅I ⇒ H = n⋅I Das von außen eingespeiste Feld ist H, welches nur vom Spulen-
strom abhängt. H ist unabhängig von dem Material, welches sich innerhalb der Spule befindet. Die Magneti-
sierung des Materials ist somit abhängig von dem äußeren Feld H. Bei paramagnetischen und diamagneti-
schen Materialien gilt ein linearer Zusammenhang zwischen H und M:
Suszeptibilität χm : M = χ m ⋅H
paramagnetisch: χ m >0
diamagnetisch χ m >0
Mit dem obigen Zusammenhang gilt:
( ) ( )
B = B0 + μ 0 ⋅ M = μ 0 H + M = μ 0 1+ χ m ⋅H
oder
B = μ ⋅ μ ⋅ H = μ ⋅H
0
r
Die materialabhängige Konstante µr wird Permeabilität genannt.
8.4.3 Paramagnetismus
Paramagnetische Materialien besitzen eine kleine positive magnetische Suszeptibilität χ m .
Beispiele: Al, Mg, Ti, W, Sauerstoff
Die potentielle Energie magnetischer Momente in einem Magnetfeld B lässt sich berechnen durch
E m B
pot = − ⋅ , d.h. die Momente besitzen die niedrigste potentielle Energie, wenn sie sich parallel zum
Feld ausrichten.
Paramagnetismus ist meist nur schwach ausgeprägt, da die thermische Bewegung der Atome die Ausrich-
tung durch das Magnetfeld wieder zerstört. Der Zusammenhang zwischen Magnetisierung des Materials und
dem äußeren Feld wird durch das Curiesche Gesetz beschrieben.