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Materie im Magnetfeld
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Tockra
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Anmeldungsdatum: 17.06.2012
Beiträge: 2

BeitragVerfasst am: 17 Jun 2012 - 10:02:44    Titel: Materie im Magnetfeld

Hallo Leute,

ich muss bis morgen ein Referat über das obige Thema in meinem Leistungskurs halten, das Problem ist, dass ich entscheidende Fragestellungen selbst noch nicht richtig verstehe.

1. Ich müsste wissen wieso beim Paramagnetismus bestimmte Stoffe ein Magnetfeld leicht verstärken und wieso beim Diamagnetismus bestimmte Stoffe ein Feld schwächen. Das es so ist zweifel ich überhaupt nicht an, aber ich bräuchte eine physikalische Erklärung, die ich meinen Kurs liefern kann, wieso das so ist, die verständlich ist und auf Grundlagen basiert, die wir/ich verstehe(n).

2. Ich verstehe die Hysterese nicht so wirklich: http://www.supermagnete.de/magnetismus/hysterese . Wieso fängt die Kurve bei -bs an und bei einer negativen Feldstärke? Wie könnte man sich das vorstellen, denn ein Magnetfeld kann doch keine negative Feldstärke haben (oder doch?) ?

3. Wieso wird bei dem obigen Link die Formel M(was afaik für B steht)=(µr-1)•H gegeben, wo ich doch woanders gelesen habe, dass B = µr*B0 gilt, somit müsste doch folgendes gelten: µr*B0 = (µr-1)•H . Stimmt dies?

Ich hoffe ihr könnt mir rechtzeitig helfen!

Gruß
Tim[/b]
ebichu87
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Anmeldungsdatum: 14.12.2008
Beiträge: 260
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BeitragVerfasst am: 17 Jun 2012 - 11:31:10    Titel: Re: Materie im Magnetfeld

Tockra hat folgendes geschrieben:
Hallo Leute,

ich muss bis morgen ein Referat über das obige Thema in meinem Leistungskurs halten, das Problem ist, dass ich entscheidende Fragestellungen selbst noch nicht richtig verstehe.

1. Ich müsste wissen wieso beim Paramagnetismus bestimmte Stoffe ein Magnetfeld leicht verstärken und wieso beim Diamagnetismus bestimmte Stoffe ein Feld schwächen. Das es so ist zweifel ich überhaupt nicht an, aber ich bräuchte eine physikalische Erklärung, die ich meinen Kurs liefern kann, wieso das so ist, die verständlich ist und auf Grundlagen basiert, die wir/ich verstehe(n).


Diamagnetismus ist eine Eigenschafft ALLER materialien, aber es ist ein relativ schwaches Phänomen. Die Ursache ist die, dass elektronen im externen feld so bewegt werden, dass der durch die Bewegung entstehender Strom ein Feld erzeugt, welches dem externen Feld entgegen wirkt. Etwas umständlich ausgedrückt, aber grundsätzlich ist das einfach die Lentzsche Regel. Deshalb wird das externe Feld auch abgeschwächt,
Speziell ist es, wenn du Atome betrachtest welche unkompensierte magnetische Momente haben, wie zB Sauerstoff.
(siehe hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Elektronenkonfiguration_Sauerstoff.png)
Hier siehst du, dass im 2p Orbital 2 Spins in die selbe richtung haben, also hast du ein netto magnetisches Moment. Dieses Moment richtet sich im externen Feld entlang dem Feld aus und verstärkt es daher. Dies ist die paramagnetische Eigenschaft. Wie gesagt, alle paramagnetischen Materialien sind auch diamagnetisch, aber Paramagnetismus ist ein viel stärkeres Phänomen als Diamagnetismus

Tockra hat folgendes geschrieben:

2. Ich verstehe die Hysterese nicht so wirklich: http://www.supermagnete.de/magnetismus/hysterese . Wieso fängt die Kurve bei -bs an und bei einer negativen Feldstärke? Wie könnte man sich das vorstellen, denn ein Magnetfeld kann doch keine negative Feldstärke haben (oder doch?) ?


die Kurve fängt eigentlich bei H=0 und und B=0 an. Wenn du nun H erhöhst beginnst das das Material zu magnetisieren und B wird grösser (das ist die rote linie). Irgendwann ist die Magnetisierung gesättigt, und der H-B Plot verläuft linear. Was eigentlich das wichtige ist an einer Hysteresekurve: Wenn das Material einmal magnetisiert wurde durch ein externes Feld, und du dann das externe Feld ausschaltest (also H=0), dann siehst du, dass B dann nicht = 0 ist, sondern B=B_R. Also hast du eine restmagnetisierung im Material. Wenn du diese Magnetisierung zerstören willst, musst du das koerzivitätsfeld anlegen, welches auf dem Plot als -H_c gekennzeichnet ist.
Und natürlich können Magnetfelder auch negativ sein, es handelt sich ja um vektorielle grössen, welche alle richtungen annehmen können


Tockra hat folgendes geschrieben:

3. Wieso wird bei dem obigen Link die Formel M(was afaik für B steht)=(µr-1)•H gegeben, wo ich doch woanders gelesen habe, dass B = µr*B0 gilt, somit müsste doch folgendes gelten: µr*B0 = (µr-1)•H . Stimmt dies?


1. M steht nicht für B.
2. µ_r-1 = X (Suszeptibilität).
Also um da etwas rumzurechnen:
M=(µ_r-1)•H und B=µH=µ_o*µ_r*H

wenn du das jetzt rechts einsetzt bekommst du: B=µ_o(H+M)
Also siehst du, dass B nicht gleich M ist, sondern dass es sich aus H und M zusammensetzt. Im Vakuum wo du keine Magnetisierung hast gilt folglich B=µ_o*H
Tockra
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Anmeldungsdatum: 17.06.2012
Beiträge: 2

BeitragVerfasst am: 17 Jun 2012 - 12:09:08    Titel:

Vielen Dank für deine Schnelle Antwort.
Ich nummeriere meine Folgefragen einfach nochmal neu:
1. Es muss doch aber auch B = µ_r*B_0 gelten, da die Permeabilitätszahl doch die Verstärkung der Magnetischen Flussdichte des entsprechenden Stoffes im Vergleich zur Flussdichte im Vakkuum angibt?

2. Kann ich jetzt getrost alle Werte für B < 0 und H < 0 ignorieren? Ich verstehe nicht so wirklich was diese darstellen sollen. Eine negative Magnetfeldstärke kann ja notfalls noch als ein andersherum gepoltes Magnetfeld verstanden werden, aber was soll eine negative Flussdichte. Soweit ich weiß ist doch die Flussdichte: magnetischer Fluss * Fläche und weder die Fläche kann negativ sein, noch der magnetische fluss, der aus der Änderung aus A*B besteht?

3. Kannst du evtl. die Rote Kurve etwas mehr erläutern, weder Wikipedia noch die oben genannte seite konnte mir dessen Existenz begreiflich machen.

4. Um zu den Basics dieser Kurve zurück zu kommen:
H stellt die Feldstärke des äußeren Magnetfeldes dar, welche sich nur aus der Feldstärke des äußeren Magnetfeldes zusammensetzt (?)

B ist die Flussdichte des inneren Magnetfeldes, welche sich aus der Flussdichte des äußeren Magnetfeldes und des inneren Magnetfeldes welches durch den Ferrormagnetischen Effekt entsteht zusammengesetzt ist(?)

Wieso benutzt man für das innere magnetische Feld + dem äußeren magnetischen Feld nicht auch einfach H bzw. H_ia oder so, damit man die Feldstärken besser vergleichen kann, dann würde doch genauso klar werden, dass während der Resonanz H=0 ist aber H_ia > 0 ist ...

5. Nochmal zu der Erklärung das alle Materialien selbst die Paramagnetischen Diamangetisch sind, trifft dies auch auf die Ferromagnetischen zu.
Verhält sich das mit den Diamagnetismus so, dass in einem Stoff, der in einem Magnetfeld ist sich die Elektronen durch die Lorenzkraft bewegen und das entsehende magnetische Feld durch die Strombewegung nach dem Lenßschen Gesetz dem erzeugenden Magnetfeld entgegenwirkt? Aber dies kann doch nur passieren, wenn ein Objekt ein Magnetfeld betritt bzw. das Magnetfeld angeschaltet wird etc. nur dann kann doch eine Induktionsspannung entstehen und somit eine Elektronenbewegung und ein magnetisches Feld? Übersehe ich da was?


Ich würde mich auch hier nochmal unheimlich über eine Antwort freuen, da ich schon leicht am verzweifeln bin, da ich mehr Fragen als Lösungen für meine Probleme habe Wink
ebichu87
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Anmeldungsdatum: 14.12.2008
Beiträge: 260
Wohnort: DE

BeitragVerfasst am: 17 Jun 2012 - 15:44:12    Titel:

Tockra hat folgendes geschrieben:
Vielen Dank für deine Schnelle Antwort.
Ich nummeriere meine Folgefragen einfach nochmal neu:
1. Es muss doch aber auch B = µ_r*B_0 gelten, da die Permeabilitätszahl doch die Verstärkung der Magnetischen Flussdichte des entsprechenden Stoffes im Vergleich zur Flussdichte im Vakkuum angibt?


ja, das könntest du so herleiten:
Wir haben gesehen das allgemein gilt:
B = µ_o(M+H)
nun, im Vakuum ist M=0 also
B_0=µ_o*H

Nun kannst du folgendes berechnen:
B/B_0=(M+H)/H=(M/H)+1

und M/H ist gerade die Suszeptibilität X also
B/B_0=X + 1 = µ_r

also stimmt deine Gleichung

Tockra hat folgendes geschrieben:

2. Kann ich jetzt getrost alle Werte für B < 0 und H < 0 ignorieren? Ich verstehe nicht so wirklich was diese darstellen sollen.


wieso ignorieren? Wie gesagt, B, H und M sind zunächst mal alles vektorielle Feldgrössen welche in beliebige Richtungen zeigen können.
Tockra hat folgendes geschrieben:

3. Kannst du evtl. die Rote Kurve etwas mehr erläutern, weder Wikipedia noch die oben genannte seite konnte mir dessen Existenz begreiflich machen.


Also die rote kurve ist eigentlich ne simple magnetisierungskurve. Deine probe ist zu beginn unmagnetisiert (M=0). Du legst dann ein äusseres feld an, und deine magnetischen Momente fangen an sich danach auszurichten.
Also wenn man die formel Betrachtet:
B = µ_o(M+H)
H ist das externe Feld, welches die Magnetisierung erhöht, womit auch B grösser wird.
Natürlich geht das nicht beliebig weiter, denn irgendwann ist deine magnetisierung saturiert, also alle momente sind ausgerichtet. Nun kannst du das feld wieder zurückdrehen, und du kannst sehen dass es nun nicht mehr der roten linie entlang zurück geht, sondern der oberen schwarzen. Das nennt man dan Hysterese.
Tockra hat folgendes geschrieben:


4. Um zu den Basics dieser Kurve zurück zu kommen:
H stellt die Feldstärke des äußeren Magnetfeldes dar, welche sich nur aus der Feldstärke des äußeren Magnetfeldes zusammensetzt (?)

B ist die Flussdichte des inneren Magnetfeldes, welche sich aus der Flussdichte des äußeren Magnetfeldes und des inneren Magnetfeldes welches durch den Ferrormagnetischen Effekt entsteht zusammengesetzt ist(?)


ja, so kann man das vereinfacht sagen

Tockra hat folgendes geschrieben:

5. Nochmal zu der Erklärung das alle Materialien selbst die Paramagnetischen Diamangetisch sind, trifft dies auch auf die Ferromagnetischen zu.


es trifft für alle zu.

Tockra hat folgendes geschrieben:

Verhält sich das mit den Diamagnetismus so, dass in einem Stoff, der in einem Magnetfeld ist sich die Elektronen durch die Lorenzkraft bewegen und das entsehende magnetische Feld durch die Strombewegung nach dem Lenßschen Gesetz dem erzeugenden Magnetfeld entgegenwirkt? Aber dies kann doch nur passieren, wenn ein Objekt ein Magnetfeld betritt bzw. das Magnetfeld angeschaltet wird etc. nur dann kann doch eine Induktionsspannung entstehen und somit eine Elektronenbewegung und ein magnetisches Feld? Übersehe ich da was?


dem müsstest du nochmal genauer nachgehen. Ich komm im moment grad nicht dazu
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