MAGNETISIERUNG

Magnetisierung,

 

Formelzeichen M, Bezeichnung für eine den magnetischen Zustand eines Körpers kennzeichnende Größe sowie für das Herbeiführen eines Zustands, der durch einen größeren Betrag von M charakterisiert wird. Der umgekehrte Vorgang (beziehungsweise eine entsprechende Wirkung) wird als Entmagnetisierung bezeichnet; bei einem Vorgang, der das Vorzeichen von M umkehrt, spricht man auch von Ummagnetisierung. Ein Stoff wird magnetisiert durch das Ausrichten permanenter magnetischer Momente (Paramagnetismus, Ferromagnetismus) oder durch die Induktion magnetischer Momente (Diamagnetismus) durch ein Magnetfeld.Als spontane Magnetisierung wird die bei Ferro- und Ferrimagnetika ohne Einwirkung eines Magnetfeldes innerhalb der Weiss-Bezirke vorliegende parallele Ausrichtung der magnetischen Momente bezeichnet. - Zwischen der Magnetisierung M (M = m / V; m magnetisches Moment nach Ampére, V Volumen) und der (ebenfalls den magnetischen Zustand kennzeichnenden) magnetischen Polarisation J (J = μ / V; μ magnetischer Moment nach Coulomb) besteht die Beziehung M = J / μ₀ (μ₀ magnetische Feldkonstante). Durch M beziehungsweise J wird der für den magnetischen Zustand eines Stoffes charakteristischer Zusammenhang zwischen der magnetischen Flussdichte B und der magnetischen Feldstärke H hergestellt: B = μ₀ H + J = μ₀ (H + M); entsprechend ist die Einheit von J: Wb/m², von M: A/m.

 

Die beim Ferromagnetismus (auch beim Ferrimagnetismus und beim Antiferromagnetismus) im Allgemeinen nicht linearen und von der Vorgeschichte abhängigen Zusammenhänge zwischen den magnetischen Zustandsgrößen werden häufig als grafische Abhängigkeit (der Beträge) zwischen B oder J von H dargestellt (magnetische Zustandskurve). Geht diese Kurve dabei vom unmagnetischen Zustand aus (H = 0, B = J = 0), so wird sie als Neukurve (früher auch jungfräuliche Kurve) bezeichnet. Die magnetische Sättigung ist erreicht, wenn J sich mit zunehmendem H nicht mehr merklich ändert; die entsprechende Polarisation wird als Sättigungspolarisation J_s bezeichnet. Beim zyklischen Durchlaufen einer Folge von Feldstärkewerten zwischen zwei entgegengesetzt gleich großen Endbeträgen setzt sich die Zustandskurve aus einem absteigenden und einem davon verschiedenen aufsteigenden Kurvenast zusammen. Eine solche Kurve wird als Hystereseschleife oder -kurve bezeichnet, die von ihr eingeschlossene Fläche als Hysteresefläche. Die bei kleinen Feldstärkewerten auftretenden Hystereseschleifen werden auch Rayleigh-Schleifen genannt, die, bei denen die Gebiete der Sättigung erreicht werden, äußerste Hystereseschleifen oder Grenzschleifen. Besondere Zustandspunkte der Grenzschleife sind der für H = 0 vorhandene Wert der magnetischen Flussdichte und Polarisation B_r = J_r (Remanenzflussdichte oder kurz Remanenz), ferner der für J = 0 vorhandene Wert der Feldstärke _JH_c und der für B = 0 vorhandene Wert _BH_c, die als Koerzitivfeldstärke der magnetischen Polarisation beziehungsweise der magnetischen Flussdichte bezeichnet werden. Remanenz und Koerzitivfeldstärke der Grenzschleife sind Stoffkonstanten.

 

Bei jedem Umlauf um eine Hystereseschleife wird der Energiebetrag Q = H · dM in joulesche Wärme umgewandelt. Dieser Verlust hat seine Ursache in irreversiblen Bereichsänderungen während der Ummagnetisierung. Die Vorgänge verlaufen dabei nicht stetig, sondern in Sprüngen (Barkhausen-Effekt), sodass die Zustandskurve bei mikroskopischer Betrachtung eine unregelmäßige Treppengestalt zeigt.

 

Während B und H in isotropen Stoffen die gleiche Richtung aufweisen, ist dies bei anisotropen Stoffen nicht der Fall, sodass ihr Zusammenhang nicht durch eine einzige Zahlenangabe ausgedrückt werden kann, sondern durch einen feldstärkeabhängigen Tensor 2. Stufe beschrieben werden muss (Permeabilität).