ELEKTRODYNAMIK

90 KAPITEL 5. MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN DER MATERIE
Diese Methode reagierte empfindlich auf die genaue Positionierung der Probe. Wenn genügend
Stoff zur Verfügung steht, ist daher das folgende Verfahren vorzuziehen.
Stabförmige Probe Ein Abschnitt des Stabs mit der Länge δx1 erfährt nach der obigen Betrachtung
die Kraft
δF1 = aδx1 µ ◦χm ∂H
2
2
,
∂x1 und die Gesamtkraft ergibt sich durch Integration. Es sei x1 = p die Position des oberen Endes
des Stabs und x1 = q die Koordinate des anderen Endes, das sich im Bereich des starken Feldes
befindet. Die Kraft ist
F 1 = aµ ◦ χ m
2
� x1 =q
x 1 =p
∂H 2
dx1 =
∂x1 aµ ◦χ �
m
H
2
2 (q) − H 2 �
(p) .
Bei genügend großer Länge des Stabs kann man H 2 (p) = 0 annehmen. Befindet sich das untere
Ende im Bereich des Maximums (Hmax ) ist H 2 (q) = H 2 max , und die Kraft ist nicht empfindlich
von der exakten Position des Stabs abhängig:
F 1 = 1
2 aµ ◦ χ m H 2 max .
5.2.4 Magnetische Ordnung: Ferro- Antiferro- und
Ferrimagnetismus
Ferromagnetismus
Ferromagnetische Stoffe—wie z.B. Eisen—zeichnen sich durch folgendes Verhalten aus:
Oberhalb einer bestimmten kritischen Temperatur T c , die als ferromagnetische Curie-Temperatur
bezeichnet wird, verhalten sich ferromagnetische Stoffe ähnlich wie paramagnetische Stoffe.
Für die Temperaturabhängigkeit der Suszeptibilität gilt aber anstelle des Curie-Gesetzes (5.4) das
sog. Curie-Weiss-Gesetz 2
χm = C
. (5.5)
T − �
� ist die sog. paramagnetische Curie-Temperatur. Sie liegt nahe bei Tc , ist aber immer etwas
größer. Abb. 5.7 vergleicht das Temperaturverhalten der Suszeptibilität für paramagnetische und
ferromagnetische Stoffe. Sowohl das Curie-Gesetz als auch das Curie-Weiss-Gesetz ergeben eine
Gerade bei der Auftragung von 1/χm gegen T . Bei ferromagnetischen Stoffen weicht die Kurve jedoch
vom Curie-Weiss-Gesetz in der Nähe von � ab und geht erst bei Tc durch Null (entsprechend
χm → ∞).
Unterhalb der ferromagnetischen Curie-Temperatur zeigen diese Substanzen das typische ferromagnetische
Verhalten:
– Sie können eine endliche Magnetisierung ohne externes Feld, d.h. eine spontane Magnetisierung
aufweisen. Nach der für paramagnetische Stoffe gültige Definition entspricht dies
einem unendlichen Wert der Suszeptibilität.
– Bei Raumtemperatur zeigen sie eine viel stärkere Magnetisierung als paramagnetische Stoffe
und erreichen schon bei moderaten Feldstärken eine Sättigung.
2 Pierre-Ernest Weiss, 1865–1940.