Grundlagen des Magnetismus: Wichtige Begriffe und Konzepte

Magnetische Induktion und Flussdichte

Die magnetische Induktion oder magnetische Flussdichte beschreibt die Anzahl der magnetischen Kraftlinien, die eine Flächeneinheit durchdringen.

Paramagnetische Materialien

Materialien, deren magnetische Momente sich in einem externen Magnetfeld in Feldrichtung ausrichten. Nach Entfernen des Feldes verlieren sie ihren Magnetismus wieder. Sie werden schwach angezogen. Beispiele: Chrom (Cr), Aluminium (Al).

Diamagnetische Materialien

Materialien, die sich in einem externen Magnetfeld entgegen der Feldrichtung magnetisieren. Diese Eigenschaft wird als Diamagnetismus bezeichnet. Sie werden schwach abgestoßen. Beispiele: Natrium (Na), Kupfer (Cu), Stickstoff (N), Wasserstoff (H).

Ferromagnetische Materialien und Domänen

Bei ferromagnetischen Materialien richten sich die Elektronenspins aufgrund starker Wechselwirkungen parallel aus und bilden kleine Bereiche, sogenannte Domänen. Unter Einwirkung eines externen Magnetfeldes vergrößern sich die Domänen, die in Feldrichtung ausgerichtet sind. Bei einem ausreichend starken Feld können alle Domänen in Feldrichtung ausgerichtet werden. Nach Entfernen des Magnetfeldes behalten die Domänen ihre Ausrichtung bei, wodurch das Material dauerhaft magnetisiert bleibt. Sie werden zur Herstellung von Permanentmagneten verwendet.

Relative Permeabilität (μr)

Der relative Permeabilitätskoeffizient (μr) ist das Verhältnis der Anzahl der magnetischen Kraftlinien, die eine Flächeneinheit eines magnetischen Materials durchdringen, zur Anzahl der Kraftlinien, die eine Flächeneinheit im Vakuum durchdringen.

Magnetischer Fluss (Φ)

Der magnetische Fluss (Φ) gibt eine Vorstellung von der Dichte der magnetischen Feldlinien in einem bestimmten Bereich des Feldes.

Magnetfeld eines Stromelements

Die Kraftlinien eines Magnetfeldes, das durch ein Stromelement erzeugt wird, sind geschlossene Kurven um den Leiter herum. Zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes wird die Korkenzieherregel angewendet.

Magnetische Sättigung

Beim Magnetisieren eines ferromagnetischen Materials wird ein Punkt erreicht, an dem eine weitere Erhöhung der magnetischen Feldstärke den magnetischen Fluss nicht mehr steigert. Dies liegt daran, dass alle magnetischen Domänen vollständig ausgerichtet sind. Man spricht dann von magnetischer Sättigung.

Remanenz

Die Remanenz beschreibt den Grad der magnetischen Induktion, den ferromagnetische Materialien nach dem Entfernen eines externen Magnetfeldes beibehalten.

Koerzitivfeldstärke

Um die verbleibende magnetische Induktion (Remanenz) in einem Material aufzuheben, muss eine entgegengesetzte magnetische Feldstärke angewendet werden, die der ursprünglichen Magnetisierung entgegenwirkt. Dies wird als Koerzitivfeldstärke bezeichnet.