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Es gibt keine elementaren magnetische Monopole - wohl aber elementare magnetische Dipole: |
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mAtom |
= |
S
mBohr |
= |
kleinst-
möglich |
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Geradzahliges z
Þ
mAtom = 0
Ungeradzahliges z Þ
mAtom = (1, 2, 3, ...) · mBohr |
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1. Ein magnetisches Bahnmoment
mBahn, das aus dem "Strom" der
Elektronen resultiert, die "im Kreis" um einen Atomkern
"fliessen". |
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2. Ein magnetisches Spinmoment, d. h. ein
mit dem Spin der Elektronen gekoppeltes magnetisches Moment, das die Elektronen
schlicht "haben". |
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Beide sind ±1 Bohrsches Magneton groß. |
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Das magnetische Moment eines Atoms
kommt von der Überlagerung der Bahn- und Spinmomente und tendiert dazu, so
klein als möglich zu sein. |
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Damit hat aber die Hälfte der Atome (alle
mit ungeradzahligem z) mindestens ein
mBohr. |
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Wichtig: magnetische Momente der Atome können
in jede Richtung zeigen und diese Richtung
auch ändern, ohne daß das im Kristall fest gebundene Atom sich
drehen muss! |
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Bei elektrischen Dipolmomenten geht das
nicht! |
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Im magnetischen Feld gibt es zwei grundlegende
Materialeffekte: |
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| Diamagnetische Materialien |
Minimaler Effekt.
Vollständig uninteressant für ET&IT
Wird nicht weiter behandelt |
| Paramagnetische Materialien |
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In Atomen / Kristallen ohne magnetisches Moment der Atome werden durch ein
magnetisches H-Feld welche induziert (Analogon bei Dielektrika:
Elektronenpolarisation). |
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In Atomen / Kristallen mit magnetischem Moment der Atome werden diese
Moment im H-Feld etwas ausgerichtet |
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Interessant sind nur ferromagnetische Materialien, bei denen zwischen den
magnetischen Momenten der Atome eine so starke Wechselwirkung besteht, dass
eine Ordnung in den sonst statistisch verteilten Richtungen der magnetischen
Momente auftritt. |
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In den technisch sehr wichtigen ferromagnetischen
Materialien (Fe, Co, Ni) zeigen die magnetischen Momente
alle in dieselbe Richtung, Der Nettoeffekt ist starke
Magnetisierung. |
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In den technisch (noch) unwichtigen
anti-ferromagnetischen Materialien (Cr) zeigen magnetischen Momente
abwechselnd in entgegegesetzte Richtung. Der Nettoeffekt ist keine Magnetisierung |
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In den technisch sehr wichtigen
ferrimagnetischen Materialien bleibt trotz antiferromagnetischer
Grundstruktur eine Nettomagnetisierung, da die antiparallelen Momente ungleich
groß sind.Þ |
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Die formale Beschreibung folgt der
Systematik bei den Dielektrika. |
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| B |
= |
µo · H +
J = µo · (H +
M) |
| M |
= |
J/ µo =
(µr - 1) · H = cmag · H |
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Primäre Materialparameter sind die magnetische Polarisation J oder die
Magnetisierung M sowie die
magnetische Suszeptibilität cmag. |
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Für Ferromagnetika ist allerdings
M nur für kleine Magnetfelder proportional zu
H; die Angabe einer konstanten magnetischen Suszeptibiltät ist also
nur bedingt sinnvoll. |
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© H. Föll (MaWi für ET&T - Script)
