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Magnetische Materialeigenschaften

Magnetische Materialeigenschaften. Dia- und Paramagnetismus. Inhalt. Makroskopische und mikroskopische Ursachen für Diamagnetismus Diamagnetismus in Supraleitern Paramagnetismus. Beispiele. Suszeptibiliät χ = μ -1. Diamagnetismus.

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Magnetische Materialeigenschaften

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Presentation Transcript

  1. Magnetische Materialeigenschaften Dia- und Paramagnetismus

  2. Inhalt Makroskopische und mikroskopische Ursachen für • Diamagnetismus • Diamagnetismus in Supraleitern • Paramagnetismus

  3. Beispiele Suszeptibiliät χ=μ-1

  4. Diamagnetismus • Makroskopisch: Abstoßung des Materials bei Annäherung an ein magnetisches Feld • Mikroskopisch: Durch die Bewegung im Magnetfeld induzierte Kreisströme (Quantenmechanischer Effekt) sind der Ursache entgegengerichtet (Lenzsche Regel) • Schwacher, in allen Materialien vorhandener Effekt • Temperatur unabhängig

  5. Diamagnetismus Eine detaillierte Erklärung liefert die Quantenmechanik • Die Elektronenhülle eines Atoms beginnt beim Aufbau eines Magnetfelds als ganzes um die Feldrichtung zu rotieren • Dadurch entsteht einen Kreisstrom, der nach der Lenzschen Regel der Ursache entgegengerichtet ist: Abstoßung im Feld

  6. Versuch • Diamagnetische Stoffe

  7. Diamagnetismus in Supraleitern Schwebender Permanentmagnet Supraleitende Keramik See mit flüssigem Stickstoff zur Kühlung

  8. Versuch • Schwebender Supraleiter

  9. Diamagnetismus in Supraleitern

  10. Diamagnetismus in Supraleitern Nähert man ein Material in supraleitendem Zustand einem Magnetfeld, dann wird • in diesem Material gemäß der Lenzschen Regel eine Spannung induziert, so dass – analog zum Diamagneten- der dadurch entstehende Strom das äußere Magnetfeld vollständig kompensiert • Im Innern des Materials ist die magnetische Feldstärke auf Null kompensiert • Der Strom fließt ohne Verluste mit konstanter Stärke, so dass der Supraleiter dauerhaft über dem Magneten in Schwebe gehalten werden kann

  11. Paramagnetimus • Makroskopisch: Anziehung bei Annäherung an ein magnetisches Feld • Mikroskopisch:Atome zeigen ein permanentes magnetisches Moment • Bahnmoment • Spinmoment • Die thermische Bewegung verhindert vollständige Ausrichtung: χfolgt dem Curie-Gesetz • Häufigkeit der Orientierung entsprechend dem Boltzmannfaktor

  12. Paramagnetismus • Elektronen mit Bahndrehimpuls erzeugen ein permanentes Dipolmoment, das im Feld ausgerichtet wird

  13. Drehimpuls und magnetisches Moment Mag. Moment μ Drehimpuls l Fläche A Strom I

  14. Das gyromagnetische Verhältnis

  15. Das gyromagnetische Verhältnis für den Spin

  16. Versuch • Paramagnetische Stoffe

  17. Magnetische Eigenschaften, Zusammenfassung (Diamagetismus)

  18. Magnetische Eigenschaften, Zusammenfassung (Paramagnetismus)

  19. Zusammenfassung Diamagnetismus • Abstoßung des Materials bei Annäherung an ein magnetisches Feld • Schwacher, in allen Materialien vorhandener Effekt • Temperatur unabhängig • Spezieller Effekt: Diamagnetismus in Supraleitern Paramagnetismus • Anziehung bei Annäherung an ein magnetisches Feld • Die thermische Bewegung verhindert vollständige Ausrichtung der atomaren magnetischen Momente: χfolgt dem Curie-Gesetz: χ = 1/T • Häufigkeit der Orientierung entsprechend dem Boltzmannfaktor

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