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2024-05-04T16:59:27Z

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{{Infobox Physikalische Größe
|Name = Magnetisierung
|Größenart =
|Formelzeichen = <math>\vec{M}</math>
|Dim =
|AbgeleitetVon =
|SI = [[Ampere|A]]·[[Meter|m]]−1
|SI-Dimension = [[Länge (Physik)|L]]−1 <math>\cdot</math> [[Stromstärke|I]]
|cgs =
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|Anmerkungen =
|SieheAuch =
}}

[[Datei:Permeability by Zureks.svg|mini|Vereinfachter Vergleich der magnetischen Flussdichte von ferromagnetischen (μf), paramagnetischen (μp) und diamagnetischen Materialien (μd) zu Vakuum (μ0)]]

Die '''Magnetisierung''' <math>M</math> ist eine [[physikalische Größe]] zur Charakterisierung des [[Magnetismus|magnetischen]] Zustands eines Materials. Sie ist ein [[Vektorfeld]], das die Dichte von permanenten oder induzierten [[Magnetischer Dipol|magnetischen Dipolen]] in einem magnetischen Material beschreibt und berechnet sich als das [[Magnetisches Moment|magnetische Moment]] <math>\vec m</math> pro [[Volumen]] <math>V</math>:

:<math>\vec {M} = \frac{\mathrm d\vec m}{\mathrm dV}</math>

Die Magnetisierung beschreibt den Zusammenhang zwischen der [[Magnetische Flussdichte|magnetischen Flussdichte]] <math>\vec{B}</math> und der [[Magnetische Feldstärke|magnetischen Feldstärke]] <math>\vec{H}</math>:

:<math>\vec B = \mu_0 \left( \vec H + \vec M \right)\ = \mu \vec H</math>

Dabei ist <math>\mu_0</math> die [[magnetische Feldkonstante]] und <math>\mu</math> die [[Permeabilität (Magnetismus)|Permeabilität]]. Das Produkt <math>\mu_0\vec M</math> heißt „[[magnetische Polarisation]]“.<ref name="DIN1324" />

Diese Beziehungen gelten im [[Internationales Einheitensystem|SI-System]]. Im [[Gaußsches Einheitensystem|Gaußschen CGS-System]] hingegen lautet die Definition: <math display="inline">\vec B = \vec H +4\pi \vec M</math>. Im Folgenden wird durchgängig das SI verwendet.

In [[Diamagnetismus|diamagnetischen]] Materialien ist <math>\mu < \mu_0</math>, die Magnetisierung ist dem erzeugenden Feld entgegengerichtet; in [[Paramagnetismus|paramagnetischem]] Material ist <math>\mu > \mu_0</math>, Magnetisierung und Feld sind gleich gerichtet.

Die – praktisch wichtigste – [[ferromagnet]]ische Magnetisierung ist wesentlich größer als paramagnetische Magnetisierung (<math display="inline">\mu\gg\mu_0</math>) und nicht proportional der Feldstärke <math>H</math> (vgl. Skizze rechts), d. h. <math>\mu</math> ist hier keine Konstante, sondern selbst von <math>H</math> abhängig. <math>\vec M</math> und <math>\vec H</math> sind gleich gerichtet, aber nicht immer ganz parallel. Ein ferromagnetischer Körper kann [[Permanentmagnet|permanentmagnetisch]] sein.

Jede Magnetisierung kommt durch die Ausrichtung von Elementarmagneten zustande. Da ein Körper nur endliche viele Elementarmagnete enthält, gibt es eine ''Sättigungsmagnetisierung'', die auch in einem beliebig starken äußeren Feld nicht überschritten werden kann. Große praktische Bedeutung hat dies beim Ferromagnetismus (siehe [[Ferromagnetismus#Sättigung|Sättigung]]).

== Beschreibung durch die Suszeptibilität ==
Die Magnetisierung kann auch durch die magnetische Feldstärke und die [[magnetische Suszeptibilität]] <math>\chi_\text{m}</math> beschrieben werden:

:<math>\vec{M} = \chi_\text{m} \cdot \vec{H}</math>

Die Suszeptibilität <math display="inline">\chi_m=\frac\mu{\mu_0}-1</math> ist [[Dimensionslose Größe|dimensionslos]] und hat für diamagnetische Materialien einen (kleinen) negativen Wert, im Extremfall eines [[Supraleiter]]s den Wert −1. Für paramagnetische Materialien hat sie einen kleinen positiven Wert, für ferromagnetische Materialien ist sie sehr groß.

== Magnetisierung eines Nagels ==
[[Datei:Magnetization of a Nail.svg|mini|Magnetisierung eines Nagels mit Hilfe eines äußeren Magnetfeldes]]
Ein Nagel aus Eisen, dessen [[magnetische Domäne]]n anfänglich zufällige Richtungen haben, kann durch ein [[Magnetische Feldstärke|äußeres Feld]] magnetisiert werden. Dabei ändern Domänen ihre Richtung und manche Domänen vergrößern sich auf Kosten benachbarter Domänen. Insgesamt ergibt dies eine Magnetisierung, die ungefähr parallel zum äußeren Feld verläuft. Diese Umlagerung der magnetischen Domänen kann z. B. durch externe Stöße oder Vibrationen erleichtert werden. Aufgrund der [[ferromagnetisch]]en Eigenschaften behält der Nagel seine Magnetisierung teilweise auch noch nach Entfernen des äußeren Feldes bei.<ref name="feynman1" />

== Magnetisierung in der Geologie/Mineralogie ==
[[Mineral]]ien und [[Gesteine]] können bei ihrer Entstehung auf verschiedene Arten eine bleibende Magnetisierung erhalten, wobei das [[Magnetfeld der Erde]] jeweils die Polarisierung vorgibt:
* Thermisch [[Remanenz|remanente]] Magnetisierung (TRM): Die magnetische Ausrichtung der Mineralien in einer [[Schmelze]] wird durch Abkühlen unter die [[Curie-Temperatur]] fixiert.
* Chemisch remanente Magnetisierung (CRM): Mineralien, welche durch eine chemische Reaktion (z. B. [[Oxidation]], [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]]) zu magnetisierbaren Mineralien werden, richten sich bei der Umwandlung aus.
* [[Detritus (Geologie)|Detritisch]] remanente Magnetisierung (DRM): magnetisierbare [[Kristallit|Mineralkörner]] richten sich bei der [[Sedimentation]] in der Wassersäule nach dem Magnetfeld der Erde aus und lagern sich mit dieser Ausrichtung auf dem [[Lockersediment|Sediment]] ab.
* Postdetritisch remanente Magnetisierung (pDRM): Mineralien richten sich nach der Ablagerung im unverfestigten Sediment aus.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=[[Horst Stöcker]]
|Titel=Taschenbuch der Physik
|Auflage=4.
|Verlag=Harri Deutsch
|Ort=Frankfurt am Main
|Datum=2000
|ISBN=3-8171-1628-4}}
* {{Literatur
|Autor=Günter Springer
|Titel=Fachkunde Elektrotechnik
|Auflage=18.
|Verlag=Europa-Lehrmittel
|Ort=Wuppertal
|Datum=1989
|ISBN=3-8085-3018-9}}
* {{Literatur
|Autor=Hans Fischer
|Titel=Werkstoffe in der Elektrotechnik
|Auflage=2.
|Verlag=Carl Hanser
|Ort=München, Wien
|Datum=1982
|ISBN=3-446-13553-7}}
* {{Literatur
|Autor=Horst Kuchling
|Titel=Taschenbuch der Physik
|Auflage=4.
|Verlag=Harri Deutsch
|Ort=Frankfurt am Main
|Datum=1982
|ISBN=3-87144-097-3}}

== Weblinks ==
* [https://www.supermagnete.de/magnetismus/magnetisierung Physikalische Erklärungen zu Magnetisierung, Magnetfeldern und Magnetismus im Allgemeinen]

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="DIN1324">
DIN 1324 ''Elektromagnetisches Feld.'' Teil 1: ''Zustandsgrößen.'' DIN-Taschenbuch Einheiten und Begriffe für physikalische Größen, Beuth, Berlin 1990.
</ref>
<ref name="feynman1">
{{Literatur
|Autor=[[Richard Feynman]], [[Robert B. Leighton]], [[Matthew Sands]]
|Titel=The Feynman Lectures on Physics, Volume II
|Verlag=Addison-Wesley
|Datum=2006
|ISBN=0-8053-9047-2
|Kapitel=Kapitel 37: ''Magnetic Materials''}}
</ref>
</references>

[[Kategorie:Magnetismus]]
[[Kategorie:Physikalische Größenart]]

Magnetisierung - Versionsgeschichte

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