Magnetisierung

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Physikalische Größe
Name Magnetisierung
Formelzeichen der Größe \vec{M}
Größen- und
Einheitensystem
Einheit Dimension
SI A·m-1 L−1 \cdot I
Vereinfachter Vergleich der magnetischen Flussdichte von ferromagnetischen (μf), paramagnetischen (μp) und diamagnetischen Materialien (μd) zu Vakuum (μ0)

Die Magnetisierung (Formelzeichen M) ist eine physikalische Größe zur Charakterisierung des magnetischen Zustands eines Materials, die sich berechnet als das magnetische Moment \mu pro Volumen V:

\vec {M} = \frac{d\vec{\mu}}{dV}

Die Magnetisierung beschreibt den Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte \vec{B} und der magnetischen Feldstärke \vec{H}:


   \begin{align}
     \vec B &= \mu_0 \left(\vec H + \vec M\right)\ = \mu \vec H
  \end{align}

Hierbei ist \mu_0 die magnetische Feldkonstante und \mu die Permeabilität.

Ist μ kleiner als μ0, spricht man von negativer Magnetisierung (diamagnetisches Material), sonst von positiver Magnetisierung (paramagnetisches Material). Ferromagnetische Magnetisierung ist ebenfalls positiv, aber wesentlich größer als paramagnetische Magnetisierung und lässt sich nicht durch eine einfache Proportionalität zu H ausdrücken (vgl. Skizze rechts). Ein ferromagnetischer Körper kann permanentmagnetisch sein.

Beschreibung durch die Suszeptibilität[Bearbeiten]

Die Magnetisierung kann auch durch die magnetische Feldstärke und die magnetische Suszeptibilität \chi_\text{m} beschrieben werden:

\vec{M} = \chi_\text{m} \vec{H}

Die Suszeptibilität ist dimensionslos und kann Werte von -1 bis nahezu unendlich annehmen. Die Magnetisierung kann also der magnetischen Flussdichte entgegengerichtet sein.

Magnetisierung eines Nagels[Bearbeiten]

Magnetisierung eines Nagels mit Hilfe eines äußeren Magnetfeldes

Ein Nagel aus Eisen, dessen magnetische Domänen anfänglich zufällig ausgerichtet sind, kann durch ein äußeres Feld magnetisiert werden. Dabei vergrößern sich manche magnetische Domänen auf Kosten benachbarter Domänen und es ergibt sich so in der Summe eine Magnetisierung, die ungefähr parallel zum äußeren Feld verläuft. Diese Änderung der magnetischen Domäne kann z.B. durch externe Stöße oder Vibrationen gesteigert werden. Aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften behält der Nagel seine Magnetisierung teilweise auch noch nach Entfernen des äußeren Feldes bei.[1]

Magnetisierung in der Geologie/Mineralogie[Bearbeiten]

Mineralien und Gesteine können bei ihrer Entstehung auf verschiedene Arten eine bleibende Magnetisierung erhalten, wobei das Magnetfeld der Erde jeweils die Polarisierung vorgibt:

  • Thermisch remanente Magnetisierung (TRM): Die magnetische Ausrichtung der Mineralien in einer Schmelze wird durch Abkühlen unter die Curie-Temperatur fixiert.
  • Chemisch remanente Magnetisierung (CRM): Mineralien, welche durch eine chemische Reaktion (z. B. Oxidation, Reduktion) zu magnetisierbaren Mineralien werden, richten sich bei der Umwandlung aus.
  • Detritisch remanente Magnetisierung (DRM): magnetisierbare Mineralkörner richten sich bei der Sedimentation in der Wassersäule nach dem Magnetfeld der Erde aus und lagern sich mit dieser Ausrichtung auf dem Sediment ab.
  • Postdetritisch remanente Magnetisierung (pDRM): Mineralien richten sich nach der Ablagerung im unverfestigten Sediment aus.

Literatur[Bearbeiten]

  •  Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage. Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4.
  •  Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage. Europa-Lehrmittel, Wuppertal 1989, ISBN 3-8085-3018-9.
  •  Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. 2. Auflage. Carl Hanser, München, Wien 1982, ISBN 3-446-13553-7.
  •  Horst Kuchling: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage. Harri Deutsch, Frankfurt am Main 1982, ISBN 3-87144-097-3.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Richard Feynman, Robert Leighton, Matthew Sands: The Feynman Lectures on Physics, Volume II. Addison-Wesley, 2006, ISBN 0-8053-9047-2 (Kapitel 37: Magnetic Materials).