Magnetverhalten

Magnetverhalten beschreibt, wie Materialien auf äußere magnetische Felder reagieren und wie ihre inneren magnetischen Momente organisiert sind. Es hängt von Elektronenspins, der Kristallstruktur und der Wechselwirkung zwischen benachbarten Momenten ab. Grundsätzlich unterscheidet man diamagnetische, paramagnetische, ferromagnetische und ferrimagnetische Verhaltensweisen.

In vielen ferromagnetischen Materialien bilden sich magnetische Domänen. Innerhalb jeder Domäne sind die Spins meist parallel ausgerichtet, so dass makroskopisch keine Gesamtmagnetisierung entsteht, solange kein äußeres Feld wirkt. Wird ein Feld angelegt, verschieben sich Domänen und richten sich teilweise aus, wodurch eine makroskopische Magnetisierung M entsteht. Die Beziehung zwischen B, H und M wird durch B = μ0(H + M) beschrieben.

Beim Abbau des Feldes kann ein Teil der Ausrichtung erhalten bleiben. Dieses Phänomen heißt Remanenz; die notwendige Gegenkraft, um das Material zu entmagnetisieren, wird als Koerzitivfeld Hc bezeichnet. Die Hysterese beschreibt den Weg von Ein- zu Aus magnetisiertem Zustand und wieder zurück.

Zahlreiche Materialien zeigen ferromagnetische Ordnung nur bis zu einer charakteristischen Temperatur, der Curie-Temperatur Tc. Oberhalb Tc verschwindet die spontane Magnetisierung.

Beispiele und Anwendungen: Elemente wie Eisen, Nickel und Cobalt sowie Legierungen wie NdFeB- oder Alnico-Materialien. Anwendungen finden sich in Elektromotoren, Generatoren, Magnetspeichern, Sensorik und medizinischen Geräten. Das Magnetverhalten hängt von Temperatur, Struktur, Kristallorientierung und äußeren Feldern ab.