Magnetisierungskurven

Magnetisierungskurven beschreiben die Beziehung zwischen der Magnetisierung M eines Materials und dem externen Magnetfeld H unter quasi-statischen Bedingungen. Typischerweise wird dabei M gegen H geplottet. Für paramagnetische und diamagnetische Stoffe ist die Kurve nahezu linear und zeigt keine Hysterese. Bei ferromagnetischen Materialien entsteht jedoch eine Hysterese, wenn das Feld zyklisch variiert.

Bei ferromagnetischen Stoffen steigt M mit zunehmendem H rasch an und nähert sich der Sättigungsmagnetisierung Ms. Wird das Feld wieder reduziert, bleibt eine Restmagnetisierung Mr erhalten. Um M auf null zu bringen, muss H ein negatives Feld erreichen, das Koerzitivfeld Hc. Die Fläche der Hysterese steht sinngemäß für die magnetischen Energieverluste pro Zyklus.

Man kann die Kurve auch als B-H-Diagramm darstellen, wobei B = μ0(H + M) gilt. In dieser Darstellung erreicht die Sättigung die Größe Bs. Hc oder Bc charakterisieren die Widerstände gegen Entmagnetisierung. Weiche magnetische Materialien weisen geringe Koerzitivkräfte und geringe Remanenz auf, geeignet für Transformator- und Hochfrequenzkerne; harte Magnete besitzen hohe Hc und hohe Mr.

Temperatur und Mikrostruktur beeinflussen die Kurve stark: Mit steigender Temperatur nimmt Ms ab, und nahe der Curie-Temperatur verschwindet der Ferromagnetismus. Messungen erfolgen typischerweise mit Vibrating-Sample Magnetometry (VSM), SQUID-Magnetometrie oder Alternating-Gradient-Magnetometrie (AGFM). Anwendungen reichen von der Materialcharakterisierung über die Auslegung von Magnetkernen bis hin zu Speicher- und Sensorentechnologien.