Magnetismus

ferromagnetische Stoffe

Das Wort ferromagnetisch ist aus den Wörtern “ferrum” (lat.) für “Eisen” und; “magnetis” (griech.) für “Stein aus Magnesien” zusammengesetzt.

Was sind ferromagnetische Stoffe?

Die Elemente Eisen, Nickel und Kobalt sowie Legierungen aus diesen Stoffen und Legierungen mit einigen seltenen Erden sind ferromagnetische Stoffe.

Ferromagnetische Stoffe lassen sich magnetisieren und werden im Kontakt mit Magneten selber zum Magneten.

Aufbau

Ferromagnetische Stoffe bestehen aus vielen kleinen Elementarmagneten, den WEISSsche Bezirke (Bereiche spontaner Magnetisierung – Größen von 0,01 mm bis 1 mm).

Die Elementarmagnete sind im ummagnetisierten Zustand ungeordnet.

Magnetisierbarkeit

Durch das Anlegen eines äußeren Magnetfeldes ordnen sich die Elementarmagnete in die gleiche Richtung aus. Der ferromagnetische Stoff wird selber zum Magneten.

Durch starke Erschütterung oder durch hohe Temperaturen geben die WEISSschen Bezirke ihre Ordnung auf, die Stoffe sind wieder entmagnetisiert.

Diese Temperatur wird als Curie-Temperatur TC bezeichnet.

Oberhalb einer bestimmten, stoffabhängigen Temperatur, der Curie-Temperatur verlieren ferromagnetische Stoffe ihre spezifischen Eigenschaften.

Beispiele:

Es gibt weitere Stoffe, die bei sehr tiefen Temperaturen ferromagnetische Eigenschaften aufweisen. Diese Stoffe gehören zu den Lathanoiden (Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) im PSE unter den Metallen der Ordnungszahlen 58 bis 71 zu finden.

Einige dieser Stoffe können ferromagnetische Eigenschaften aufweisen.

Ferromagnetische Stoffe können Magnetfelder “bündeln” und damit verstärken. Diese Eigenschaft wir sich z.B. in den Eisenkernen einer Spule bzw. eines Transformators zu Nutze gemacht.

Die Verstärkung des Magnetfeldes B in einem Stoff gegenüber dem Vakuum B0 wird mit der Permeabilitätszahl µr beschrieben. (µr bleibt während der Magnetisierung nicht konstant, vgl. Hysterese)

 

B = µr · B0

 

diamagnetische Stoffe

Diamagnetische Stoffe sind z.B. Wasser, Kupfer, Schwefel, Gold, Wismut.

Diese Stoffe haben die Eigenschaft ein Magnetfeld leicht zu schwächen. Das bedeutet, dass die Dichte der magnetischen Feldlinien abnimmt.

Tabelle µr

diamagnetische Stoffe

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, liegen alle Permeabilitätszahlen “nahe” bei 1, d.h. dass nur eine geringe Verstärkung des Magnetfeldes erfolgt.

paramagnetische Stoffe

Paramagnetische Stoffe sind z.B. Luft, Aluminium und Platin.

Diese Stoffe haben die Eigenschaft ein Magnetfeld leicht zu verstärken.. Das bedeutet, dass die Dichte der magnetischen Feldlinien zunimmt.

Tabelle µr

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, liegen alle Permeabilitätszahlen “nahe” bei 1, d.h. dass nur eine geringe Verstärkung des Magnetfeldes erfolgt.

paramegnetische Stoffe

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, liegen alle Permeabilitätszahlen “nahe” bei 1, d.h. dass nur eine geringe Verstärkung des Magnetfeldes erfolgt.