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

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M S
8.4.4 Diamagnetismus
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 173
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Curiesches Gesetz: χ m
C
= ,
T
C ist die materialabhängige Curiekonstante
Diamagnetische Materialien besitzen eine kleine negative magnetische Suszeptibilität χ m . Durch Induktion
werden in den Elektronenschalen magnetische Momente erzeugt, die aufgrund der Lenzschen Regel dem
äußeren Feld entgegengesetzt sind.
Diamagnetismus tritt bei allen Materialien auf, jedoch ist er meist um mehrere Größenordnungen kleiner
und wird durch den Paramagnetismus überdeckt. Diamagnetische Materialien haben abgeschlossene Elekt-
ronenschalen, in denen sich die magnetischen Momente aufgrund von Drehimpuls und Spin aufheben.
8.4.5 Ferromagnetismus
Bei ferromagnetischen Materialien nimmt die magnetische Suszeptibilität χ m große positive Werte an.
Es lässt sich bereits durch schwache Magnetfelder eine hohe Ausrichtung der magnetischen Momente er-
reichen.
M = 1/3 m B M
0 S
kT
Beispiele: Fe, Co, Ni, Legierungen, Gadolinium, Dysprosium, Erbium
Die Ausrichtung der magnetischen Momente bleibt auch nach Abschalten des äußeren Feldes H erhalten.
Die Wechselwirkung benachbarter Momente ist sehr stark, wodurch sich innerhalb des Materials bereits
eine räumlich begrenzte Ausrichtung ergibt. Diese Raumbereiche werden Weißsche Bezirke, Weißsche
Bereiche oder magnetische Domänen genannt. Die Ausrichtung aller Domänen geschieht normalerweise
derart, dass das resultierende Magnetfeld zu Null wird.
Oberhalb einer kritischen Temperatur, der Curie-Temperatur, geht die Ausrichtung der Momente in den
Weißschen Bezirken aufgrund der thermischen Bewegung verloren.
Wird ein ferromagnetisches Material durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert, so klappen die Weißen
Bezirke in Magnetfeldrichtung um und es kommt zu einer permanenten Magnetisierung in einer Richtung,
die auch nach Abschalten des äußeren Feldes erhalten bleibt.
B 0
Die Magnetisierung durch ein äußeres Magnetfeld verläuft typischerweise in Form einer Hysteresekurve.