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Magnetismus

Magnetismus kann als eine Kraftwirkung zwischen magnetisierbaren Gegenständen aufgefasst werden. Es drückt sich in der Anziehung bzw. Abstoßung dieser Dinge aus. Zu Grunde liegen dabei die Bewegungen von elektrischen Ladungen. Diese bewirken ein Magnetfeld, das wiederum auf die Ladungen wirkt und somit das magnetische Phänomen auslöst. 

Magnetismus ist für den Menschen kaum wahrnehmbar und wurde deshalb lange Zeit, bevor man die richtige Erklärung und den Zusammenhang mit elektrischen Ladungen entdeckte, in die Schublade des Mysteriösen gesteckt. Meist werden magnetische Phänomene durch ein Magnetfeld mit Feldlinien dargestellt. Hier kann man auch sehr schön die ausgeübte Kraft, die Lorentzkraft, aufzeigen, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien wirkt.

Das Auftreten von Magnetismus ist mit bewegten elektrischen Ladungen verbunden. Sowohl durch die Bewegung der Elektronen um Atomkerne als auch durch die Eigenrotation der Elektronen (Spin) werden magnetische Momente erzeugt, die sich vektoriell zum Atommoment addieren. Ergibt sich die Summe null, bezeichnet man den Stoff als diamagnetisch. Bei para-, Ferro-, antiferro- und ferrimagnetischen Stoffen ist die Summe der Momente von null verschieden.

1. Paramagnetismus:
Paramagnetismus tritt bei Stoffen aus Atomen mit wenigstens einer nicht abgesättigten Elektronenschale auf (O, AI, Pt, Ti, verschiedenen Übergangsmetale, Seltenerdmetalle und Actiniden). Die Atome besitzen ein permanentes magnetisches Moment. Benachbarte Atome sind nicht miteinander gekoppelt. Beim Anlegen eines äußeren Feldes orientieren sich die Atome mit ihren Momenten in die Richtung dieses Feldes. Es gilt: 1+4·10-4<µr<1+10-8.

2. Ferromagnetismus:
Ferromagnetismus zeigt sich an Stoffen, bei denen neben einer bestimmten Besetzung der Elektronenschalen ein bestimmtes Verhältnis zwischen Atomabstand und Atomradius besteht (Fe, Co, Ni, Verbindungen wie Alnico). Benachbarte Atommomente koppeln parallel und bilden Bezirke, die durch ein magnetisches Gesamtmoment bestimmter Größe und Richtung charakterisiert sind. Es gilt: 5·105>µr>100.

3. Antiferromagnetismus:
Auch beim Antiferromagnetismus bilden sich Elementarbezirke, jedoch mit zwei verschiedenen Untergittern, deren magnetische Momente antiparallel, d.h. entgegengesetzt und gleich groß sind. Stoffe dieser Art verhalten sich wie paramagnetische Stoffe (a-Mn, FeO, Fe2O3, FeS, CoO).

4. Ferritmagnetismus:
Elementarbezirke mit entgegengesetzten Momenten aus verschiedenen Untergittern kennzeichnen den Ferritmagnetismus. Die Momente sind jedoch verschieden groß und es entsteht ein ferromagnetisches Verhalten (Kubische Ferrite wie MnO·FeO sind weichmagnetisch, hexagonale Ferrite wie BaO·6Fe2O3, sind hartmagnetisch).

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