Kapitel 4

• Dauermagneten, sind von sich heraus magnetisch

• nicht magnetische Stoffe sind auch magnetisch, sofern sich von elektrischem Strom durchflossen werden

Hüllenmoment

• die Bewegung der Elektronen um den Kern sorgt für ein magnetischen Bahnmoment( magnetischer Bahnmoment)

• der elektronenspin trägt zum magnetischen Spinmoment(magnetischer Spinmoment)

• das magnetische spinmoment der Protonen und der Neutronen (zsm als Kernmoment)

Elektronen(Hüllenmoment) tausendfach so hoch wie Protonen und Neutronen

Schwung der Elektronen = L

L= m*v*r

m= Masse

v = Geschwindigkeit

r = Abstand vom Kern

Amper mal Quadratmeter(A*m^2), was sich aus dem elektrischen Strom der den Magneteffekt hervorruft ergibt oder Joule pro Tesla, wenn es um die Energie geht, die das Teilchen in einem Magnetfeld mit der Stärke von einem Tesla hätte

1 doppelt

2 groß

3 Spindrehimpuls

nach außen nahezu null, weil sich die Summen von einander entgegengesetzten Momente gegenseitig aufheben

Jeder Stoff ist diamagnetisch, bei paramagnetischen u. ferromagnetischen ist diese Eigenschaft nur überlagert.

Hier liegen nur doppelt besetzte Orbitale vor, sodass alle Elektronen gepaart sind und kein magnetisches Moment vorliegt. Wenn in ein äußeres Magnetfeld gebracht, bauen sie in ihrem inneren ein eigenes Feld auf, welches dem äußeren Feld entgegengericht ist und dieses abschwächt. Diamagnetische Objekte werden daher von Magnetfeldern abgestoßen. Sehr schwache Kraft allerdings.

In Materialinien mit ungepaarten Elektronen. Die Elementarmagneten sind zufällig orientiert und neutralisieren sich gegenseitig. Im Magnetfeld passen sie sich dagegen mehr oder weniger an die Feldlinien an und etablieren ein größeres messbares Moment

Z.b viele Metalle außer Eisen, Nickel und Cobalt

Magnetische Momente sind in sehr kleine Bereiche gekoppelt(nennt man auch magnetische Domäne der Weißsche Bezirke). Innerhalb einer solchen Region sind alle Momente gleich ausgerichtet. Solange die Orientierung zufällig verteilt ist, bleibt das Objekt nach außen unmagnetisch. Bei Anlegen eines äußeren Magnetfeldes synchronisieren sich die Domänen. Unter Umständen sogar stärker als das auslösende Feld.

-bleibt im gegensatz zu Dia und Paramagneten auch bei RT außerhalb des externen Magnetfeldes erhalten

-oberhalb der Curie-Temp. zerstört die Wärmebewegung die Orientierung wieder u. Objekt wird paramagnetisch, bis es wieder kühler wird u. wieder ferromagnetisch wird

beispiele

Nickel, Eisen, Cobalt sowie ihre Legierungen

werden wegen ihrer Magnetisierbarkeit auch zur Datenspeicherung eingesetzt

-Dauer oder Permanentmagnet

-Magnetitkristalle, als inner Kompass bei Vögeln sind ferrimagnetisch

-zwei Typen magnetischer Zentren, die innerhalb jedes Typs parallel zueinander ausgerichtet sind

-während die beiden Typen antiparallel zueiander stehen

-sind nach außen magnetisch

-die quantitative Fähigkeit magnetisiert zu werden, sie ist für jedes Material unterschiedliche stark ausgeprägt

-je größer die Konstante desto besser lässt er sich magnetisieren

• M = X*B extern/ q

  M= Magnetisierung

  X= individuelle Konstante

  q= Permeabilität des Vakuums, die angibt wie sich das Magnetfeld im Vakuum ausbreiten kann

Dia = kleiner als 1, damit schwächen sie das externe Magnetfeld ab

Para = größer als 1, damit verstärken sie das externe Feld

Denn

Bgesamt = q(Permeabilität) * B extern

F = q*v*B*sin alpha

q= Ladung

v= Geschwindigkeit

B= Magnetfeld

Daumen nach rechts = Stromrichtung, Bewegungsrichtung der positiven Ionen (Ursache)

Zeigefinder nach vorne = Magnetfeldlinien(Vermittlung)

Mittelfinger nach oben = Richtung der Kraft (Wirkung)

F = I*d*B*sin alphe

I = elektrische Stromstärke

d= Länge des Leiters

• in Massenspektrometern sortiert Ionen nach Elementzugehörigkeit

• in magnetischen Linsen von Elektronenmikroskopen fokussiert sie den Elektronenstrahl

• Ablenkung des Sonenenwindes sodass sie im Van-Allan Gürtel auf Spiralbahnen gefangen sind

kleine Magnetitkristalle haben ein permanentes magnetisches Moment und sprechen auf das Erdmagnetfeld an; es handelt sich um magnetische Dipols, die mit einem Drehmoment in eine Drehbewegung gezogen werden

M= q*B*sin alpha

Die Abhängigkeit von Winkel alpha und magnetischen Moment q und Magnetfeld B sorgt dafür, dass das Drehmoment immer kleiner wird, je besser ein Kristall nach den Feldlinien ausgerichtet wird

Magnetobacterium bavaricum trägt in Lipidvesikeln, unter dem Einfluss des Erdmagnetfelds dreht sich die Magnetosomenkette parallel zu den Feldlinien inkl. der Bakterien. Wobei die Zelle nicht nur Nord-Süd sondern auch schräg-unten(Prinzip nennt sich Inklination) ausgerichtet ist. Hier ist ein sauerstoffarmer Bereich, an den sie besonders gut angepasst sind

Ein Magnetfeld über eine Kraft auf die geladenen Teilchen in einem Leiter aus und erzeugt so eine elektrische Sapnnung

Je größer die Fläche, desto mehr Magnetfeldlinien führen hindurch oder desto höher wird der magnetische Fluss

Dieser ist das Produkt aus der Magnetfelddichte B u. der Fläche A u. der windungszahl n

Der magnetische FLuss ist analog zur elektrischen Stromstärke I

Solange der magnetische Fluss konstant ist, gibt es keinen Grund eine Spannung aufzubauen. Erst wenn sich der Fluss ändert, entsteht nach dem Faradayschen Induktionsgesetz eine Induktionsspannung

keine die von einer positiven zu negativen führt, sondern geschlossene Feldlinien, die senkrecht zur Richtung stehen, in die sich das Magnetfeld verändert

- Das Magnetfeld ist inhomogen, also nicht überall gleich

stark. Die Spule und das inhomogene Feld bewegen sich relativ zueinander, sodass die Spule in Bereiche mit einem stärkeren oder schwächeren Feld gerät.

- Das Magnetfeld ist homogen, aber es ändert sich die Größe der Fläche, durch welche die Feldlinien treten.

-Das Magnetfeld ist homogen, die Fläche bleibt gleich, aber die Spule dreht sich relativ zu den Feldlinien und verän- dert dadurch den Winkel und den magnetischen Fluss durch die Spule.

-Das Magnetfeld baut sich auf oder ab.

Die Induktionsspannung ist so gerichtet, dass sie ihrer Ursache entgegenwirkt. Das System versucht gewissermaßen die Veränderung zu verhindern und bringt einen Widerstand auf, der nur unter Einsatz von Energie zu überwinden ist

Sie bremt Magneten ab, die sich auf eine Spule zu bewegen oder sich von ihr entfernen

sie verlangsamt die Rotation einer SPule im Magnetfeld

Die Bewegungsenergie wird dabei Joulesche Wärme umgewandelt

Durch gegenseitige Induktion oder Gegeninduktion erregt es dort ebenfalls einen Indukti- onsstrom. Magnetische Felder sind daher geeignet, über kurze Distanzen in Leitern elektrische Ströme anzuregen, ohne dass es dafür einen direkten Kontakt geben muss. Tech- nisch lässt sich dies für Transformatoren und Elektromoto- ren nutzen. Mit ausreichend starken Magnetfeldern lassen sich aber auch Nervenfasern ansprechen und wie etwa bei der transkraniellen Magnetstimulation ganze Hirnzentren ausschalten.

1. Sich ändernde elektrische Felder erzeugen magnetische Wirbelfelder ->Neben dem fließenden Strom I finden wir hier die Änderung des elektrischen Felds E in der Zeit durch die Ladungsverschie- bung.

2. Ein zeitlich variables Magnetfeld ruft ein elektrisches Feld hervor-> Prozess von 1. umkehrbar (Faradaysches Induktionsgesetz)

3. Die elektrischen Ladungen stellen Quellen und Senken des elektrischen Feldes dar. Ladungen erzeugen elektrische Felder

4. Es gibt keine magnetischen Monopole

Bestimmt das Ausmaß der Selbstinduktion

n= Zahl der Windungen

l = Spulenlänge

A= Fläche

Die Einheit ist Henry H