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(Ferro) Magnetismus

Bereits im Altertum entdeckte man, dass Magnetitkristalle einander je nach Orientierung anziehen oder abstoßen. Dieses physikalische Phänomen wird als Magnetismus bezeichnet. Magnetit ist, ebenso wie Magnesium nach Magnisia benannt, einer Region in Thessalien im alten Griechenland.

magnetische Trennung

Für den Magnetismus ist das vorhandene Eisen verantwortlich. Viele Eisenlegierungen weisen Magnetismus auf. Neben Eisen verfügen auch Nickel, Cobalt und Gadolinium über magnetische Eigenschaften.

Gegenstände, bei denen dieses Phänomen auftritt, werden Magnete genannt. Es gibt natürliche und künstliche Magnete (z. B. Alnico, Fernico, Ferrit). Alle Magneten haben zwei Pole, die Nordpol und Südpol genannt werden. Der Nordpol eines Magneten stößt den Nordpol eines anderen Magneten ab und zieht den Südpol des anderen Magneten an. Zwei Südpole stoßen einander ebenfalls ab.

Magnetgreifer

Weil auch die Erde über ein Magnetfeld, mit einem magnetischen Südpol in der Nähe des geografischen Nordpols und einem magnetischen Nordpol in der Nähe des geografischen Südpols, verfügt, wird ein frei drehender Magnet sich immer in Nord-Südrichtung ausrichten. Die Bezeichnungen der Pole eines Magneten sind hiervon abgeleitet. Übrigens wird der Einfachheit halber, aber trotzdem recht verwirrend, der Südpol des „Erdmagneten“ als magnetischer Nordpo bezeichnet und der Nordpol des „Erdmagneten“ als magnetischer Südpol.

Magnetfeld-N-S Magnetfeldlinien

Ein verwandtes Phänomen ist Elektromagnetismus, Magnetismus, der durch elektrischen Strom entsteht. Im Wesentlichen wird jeglicher Magnetismus durch sowohl rotierende als auch revoluierende elektrische Ladungen in Kreisströmen erzeugt.

Elektromagnetismus

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Curietemperatuur

De Curietemperatuur is genoemd naar Pierre Curie (1859-1906).

magnetisme Curietemperatuur
De Curietemperatuur is de temperatuur waarboven ferromagnetische materialen ophouden een permanent magneetveld om zich heen te bezitten. Dit gebeurt doordat de atomen zo hevig trillen dat er geen globale richting meer is: de stof verliest zijn magnetisme.

Boven de Curietemperatuur gedraagt het materiaal zich paramagnetisch. Bij het verhogen van de temperatuur zorgt de temperatuurbeweging voor een geleidelijk doorbreken van de spinorde. Bij de Curietemperatuur stort de ordening ineen doordat de thermische energie groter is geworden dan de energie van de magnetische wisselwerking.

De Curietemperatuur is moeilijk exact te meten. Ten eerste verdwijnt het permanente magneetveld rond het materiaal slechts geleidelijk. Ten tweede is de Curietemperatuur sterk afhankelijk van kleine verontreinigingen in het materiaal.

Als bijvoorbeeld een AlNiCo magneet wordt verwarmd boven de Curietemperatuur van 850°C dan is hij niet meer ferromagnetisch. Hij wordt dan paramagnetisch. Als de magneet weer afgekoeld is, komt het permanente magneetveld niet terug. Wel is er dan weer een magneetveld aanwezig in kleine gebiedjes in het materiaal, de zogenaamde Weissgebiedjes (Weiss 1865-1904), maar deze velden wijzen in willekeurige richtingen, zodat er geen resulterend extern magneetveld aanwezig is. Het is wel mogelijk de magneet opnieuw te magnetiseren.

De ferromagnetische elementen en legeringen met hun Curie-temperaturen:

Materiaal     Curietemp.
Fe     770°C
Co     1115°C
Ni     354°C
Gd     19°C
AlNiCo     850°C
Ferriet     450°C
Sm Kobalt     750-825°C
Nd-Fe-B     310-340°C

 

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