Theorie
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Grundbegriffe Dauermagnetismus

In diesem Kapitel erfolgt eine Erklärung der wichtigsten Begriffe wie Magnetisierung, magnetisches Moment, magnetische Polarisation, Suszeptibilität, Permeabilität u.a. Dargestellt werden in diesem Zusammenhang auch die Maxwellschen Gleichungen sowie der Unterschied zwischen den sogenannten H- und B-Feldern.  Weiterhin erfolgt eine Einführung in die magnetischen Grundphänomene wie Ferromagnetismus, Diamagnetismus, Paramagnetismus.

Hysterese und Entmagnetisierungskurve

In diesem Abschnitt wird näher auf die magnetische Hysterese eingegangen und dabei insbesondere auf den zweiten Quadranten, der im Regelfall als Entmagnetisierungskurve bezeichnet wird. Die wichtigsten technischen Parameter für die Beschreibung von Dauermagneten wie Remanenz, Koerzitivfeldstärke oder maximales Energieprodukt werden hier erläutert. Des weiteren erfolgt hier u.a. eine Erklärung von Begriffen wie Entmagnetisierungsfaktor, innere Feldstärke und andere.

Stabilität von Dauermagneten

Die Stabilität von Dauermagneten, d.h. die Frage inwieweit die von solchen Systemen abgegebenen Feld- oder Kraftwirkungen wirklich konstant sind,  ist sowohl aus technischer wie auch aus prinzipieller Sicht von Relevanz. Bei Änderungen der dauermagnetischen Eigenschaften ist grundsätzlich zwischen reversiblen und irreversiblen, d.h. nicht rückgängig zu machenden Änderungen zu unterscheiden. Änderungen erfolgen sowohl durch Variationen der Magnettemperatur als auch durch externe Felder. Inwieweit reversible oder irreversible Prozesse eintreten ist insbesondere vom Zustand der sog. Arbeitsgeraden abhängig, die den Status interner und externer Felder im Magnetmaterial beschreibt. Die Erläuterung der für die Beschreibung der Magnetstabilität relevanten Begriffe als auch eine Übersicht über die Zusammenhänge und Mechanismen ist Gegenstand dieses Abschnitts.

Werkstoffarten

Hier werden die wichtigsten kommerziell zum Einsatz kommenden Dauermagnetwerkstoffe vorgestellt. Dies sind insbesonderen die sogenanten Harferrite sowie Wekstoffe wie NdFeB, Samarium-Cobalt oder Alnico. Diese Magnetmaterialen dominieren nach wie vor den Markt für Dauermagnete. Neben der allgemeinen Erläuterung der spezifischen Werkstoffeigenschaften werden hier  für gängige technische Dauermagnete auch exemplarische Werte der in den vorhergehende Abschnitten eingeführten Parameter angegeben.

Berechnung von Dauermagneten

In diesem Abschnitt wird auf die Berechnung der Magnetfelder eingegangen, die von Dauermagneten abgegeben werden. Neben einer grundlegenden Darstellung der zugrunde liegenden Differentialgleichungen erfolgt zuerst eine  kurzen Erläuterung numerischer Methoden wie der Finite Elemente Methode. Detailliert wird dann die analytische Berechnung   von Permanentmagneten behandelt, wie Sie sowohl mit mit Hilfe des magnetischen Vektorpotentials als auch mit dem magnetischen Skalarpotential durchgeführt werden kann. Eine kurze Darstellung wichtiger Begriffe der Vektoranalysis rundet diesen Abschnitt ab.

Atomare Ursachen des Magnetismus

Hier erfolgen Erläuterungen zur quantentheoretischen Entstehung des magnetischen Momentes des Elektrons aus Spin und Bahndrehmoment sowie zur Kopplung der magnetischen Einzelmomente zum magnetischen Gesamtmoment des Atoms. Weiterhin wird die Wechselwirkung der Atome untereinander diskutiert, was unter dem Einfluß externer Felder und der Temperatur zu den unterschiedlichen Phänomenen Ferromagnetismus, Paramagnetismus und Diamagnetismus führt. Entsprechende Gleichungen für das magnetischen Moment, insbesondere für den ferromagnetischen Fall, werden hier in ihrer Herleitung skizziert und die entsprechenden  Zusammenhänge näher erläutert.

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