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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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Curie-Temperatur

Die Curie-Temperatur ist nach Pierre Curie (1859-1906) benannt.

magnetismus Curietemperatur

Die Curie-Temperatur ist die Temperatur bei der das permanente Magnetfeld um ferromagnetische Materialien herum verschwindet. Die Curie-Temperatur ist die Temperatur bei welcher der Magnetismus vollständig verschwindet, sobald diese überschritten wird.

Oberhalb dieser Temperatur verhält sich das Material paramagnetisch. Beim Erhöhen der Temperatur bewirkt die Temperaturbewegung ein gleitendes Durchbrechen der Spin-Ordnung. Bei Erreichen der Curie-Temperatur bricht diese Ordnung zusammen, weil die thermische Energie größer als die Energie der magnetischen Wechselwirkung geworden ist.

Es ist schwierig die Curie-Temperatur exakt zu messen. Erstens verschwindet das permanente Magnetfeld um das Material nur schrittweise. Zweitens hängt die Curie-Temperatur stark von kleinen Verunreinigungen im Material ab.

Wenn z. B. ein AlNiCo-Magnet über die Curie-Temperatur von 850 °C erwärmt wird, dann ist dieser nicht mehr ferromagnetisch. Er wird dann paramagnetisch. Wenn der Magnet wieder abgekühlt ist, kehrt das permanente Magnetfeld nicht zurück. Es ist dann wohl wieder ein Magnetfeld in kleineren Bereichen des Materials, den sogenannten Weissschen Bezirken (Weiss 1865 - 1904) vorhanden, aber diese Felder weisen in willkürliche Richtungen, sodass kein resultierendes externes Magnetfeld vorhanden ist. Es ist allerdings möglich den Magneten erneut zu magnetisieren.

Die ferromagnetischen Elemente und Legierungen mit den jeweiligen Curie-Temperaturen:

Material     Curie-Ttemp.
Fe     770°C
Co     1115°C
Ni     354°C
Gd     19°C
AlNiCo     850°C
Ferrit     450°C
Sm Kobalt     750-825°C
Nd-Fe-B     310-340°C

 

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