pdf_(7,18_MB) - Allgemeine und theoretische Elektrotechnik

Magnetfeld und Materie II
Mikroskopische Kreisströme
(2) Magnetisierbares Material im externen Magnetfeld:
• Die Gesamtheit der durch die atomaren Kreisströme erzeugten elementaren
Magnetfelder beschreibt das magnetische Verhalten des Materials.
• Es ist eine semi-klassische Beschreibung: Der Drehimpuls des einzelnen
Elektrons (Spin) wird vernachlässigt, der Bahndrehimpuls der Elektronenbahn
sei quantisiert (nimmt bestimmte feste Werte ein).
• Das so beschriebene Material erscheint gegen Aussen als «magnetisch
passiv», d.h. die Elementarfelder sind statistisch in alle Richtungen ausgerichtet
und kompensieren sich in ihrer Gesamtheit.
• Wie reagiert ein so beschriebenes Material, wenn es in ein externes
Magnetfeld gebracht wird?
-222-
B ext
= μ 0
H ext
• Es werden hier drei resultierende, physikalische Effekte betrachtet:
Diamagnetismus, Paramagnetismus und Ferromagnetismus.
Magnetfeld und Materie III
Diamagnetismus
(1) Vereinfachtes Modell:
B = 0
r 0
i 1
e
v 2
i 2
z
B = 0
r
v 1
= v 2
i 1
= i 2
v1
• Das Material ist in sich «magnetisch passiv».
• Die elementaren Magnetfelder zugehörig zu
den verschiedenen Elektronenbahnen des
Atoms kompensieren sich.
• Im vereinfachten Modell betrachten wir zwei,
übereinanderliegende Elektronenbahnen.
• Die Umlaufrichtungen der beiden betrachteten
Elektronenbahnen ist entgegengesetzt.
• Quantenmechanische Voraussetzung: die
Bahndrehimpulse («Drall» der Elektronenkreisbewegung)
sind quantisiert, d.h. sie
können unter allen Umständen nur bestimmte,
feste Werte einnehmen.
• Wir bringen das Atom in ein externes B-Feld.
-223-
28