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Ferromagnetismus und magnetische Domänen

1907
  • Pierre-Ernest Weiss
Analyse ferromagnetischer Materialien im Labor für Festkörperphysik.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Ferromagnetismus ist der Mechanismus, durch den bestimmte Materialien wie Eisen Permanentmagnete bilden. Er entsteht durch eine quantenmechanische Austauschwechselwirkung, die dazu führt, dass sich atomare magnetische Momente spontan in Bereichen, den sogenannten magnetischen Domänen, ausrichten. Unterhalb der Curie-Temperatur können diese Domänen durch ein externes Magnetfeld ausgerichtet werden, wodurch ein starker, anhaltender Magnetismus entsteht. Magnet auch nachdem das externe Feld entfernt wurde.

Pierre Weiss entwickelte 1907 das Konzept der magnetischen Domänen, um die Eigenschaften ferromagnetischer Materialien zu erklären. Er stellte die Theorie auf, dass es innerhalb eines ferromagnetischen Materials kleine Bereiche gibt, die heute als Weiss-Domänen bekannt sind. Dort sind die atomaren magnetischen Momente alle in die gleiche Richtung ausgerichtet, was zu einer starken lokalen Magnetisierung führt. In einem unmagnetisierten ferromagnetischen Material sind die Domänen zufällig ausgerichtet, sodass sich ihre Magnetfelder gegenseitig aufheben und das Material als Ganzes kein Nettomagnetfeld aufweist.

Beim Anlegen eines externen Magnetfelds können zwei Prozesse ablaufen: Die bereits am Feld ausgerichteten Domänen können auf Kosten ihrer Nachbarn wachsen (Domänenwandbewegung), und die magnetischen Momente innerhalb anderer Domänen können rotieren, um sich am externen Feld auszurichten. Ist das externe Feld stark genug, richten sich fast alle Domänen aus, und das Material gilt als gesättigt. Bei hartmagnetischen Materialien kann diese Ausrichtung auch nach dem Entfernen des externen Felds bestehen bleiben, wodurch ein Permanentmagnet entsteht. Dieses Fortbestehen wird als Remanenz bezeichnet. Die Stärke des zur Entmagnetisierung des Materials benötigten Gegenfelds wird als Koerzitivfeldstärke bezeichnet.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Festkörperphysik

Typ

Physikalische Eigenschaft

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Entdeckung eines natürlich magnetischen Magnetsteins
  • Verständnis atomarer magnetischer Momente
  • Entwicklung der Quantenmechanik
  • Beobachtung der magnetischen Hysterese

Anwendungen

  • Permanentmagnete in Motoren und Lautsprechern
  • magnetische Datenspeicher (Festplatten, Magnetbänder)
  • Transformatoren und Induktoren
  • magnetische Abschirmung
  • Sensoren

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandt mit: Ferromagnetismus, magnetische Domäne, Weiss-Domäne, Austauschwechselwirkung, Curie-Temperatur, Permanentmagnet, Hysterese, Remanenz, Koerzitivfeldstärke, Festkörperphysik.

Historischer Kontext

Ferromagnetismus und magnetische Domänen

1900-12-14
1902
1904
1907
1909
1910
1912
1900
1902
1902
1907
1909
1910
1911-04-08
1913

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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