magnetisierung

Magnetisierung ist die Größe M, die das magnetische Moment pro Volumen eines Materials beschreibt. Sie ist ein Vektor und hängt vom mikroskopischen Zustand des Materials sowie von äußeren Feldern ab. In der Praxis geht man oft davon aus, dass B = μ0 (H + M) gilt, wobei B die magnetische Flussdichte, H das äußere Feld und μ0 die Vakuumpermeabilität ist.

Es lassen sich drei grobe Klassen magnetischen Verhaltens unterscheiden: diamagnetisch, paramagnetisch und ferromagnetisch. Diamagnetische Stoffe erzeugen eine schwache Gegenreaktion auf ein Feld. Paramagnetische Stoffe besitzen ungepaarte Spins, die dem Feld folgen, jedoch nur schwach magnetisiert bleiben. Ferromagnetische Stoffe zeigen bei niedrigeren Temperaturen eine spontane Magnetisierung (M ≠ 0) auch ohne Feld, was auf eine starke gegenseitige Wechselwirkung der Momente zurückgeht.

Beim Ferromagnetismus dominiert oft die Domänenstruktur: Bereiche mit gleichgerichteter Makromagnetisierung (Domänen) ergeben zusammen eine Nullmagnetisierung ohne Feld. Wird ein äußeres Feld angelegt, wandern Domänenwände, sodass mehr Domänen mit der Ausrichtung zum Feld entstehen. Bei weiterer Feldstärke erreicht man Sättigung (Ms). Nach Abbau des Feldes verbleibt eine Restmagnetisierung (Remanenz) und eine gewisse Gegenentmagnetisierung erfordert ein Koerzitivfeld (Hc). Das typische Bild hierzu liefert die B-H-Hysterese-Kurve.

Thermodynamisch hängt Magnetisierung auch von der Temperatur ab. Paramagnetische Materialien folgen oft der Curie-Weiss-Beziehung χ ∝ 1/(T − θ); Ferromagnete verlieren bei der Curie- bzw. Néel-Temperatur ihre spontane Ordnung.

Anwendungen finden sich in der Mast von Transformatoren, Elektromotoren, Speicher- und Sensorentechnologie sowie in magnetischen Bauteilen unterschiedlich harter magnetischer Eigenschaften.