Weiss-Bezirk: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 10. Mai 2021, 20:43 Uhr

Mehrere Körner von NdFeB. Innerhalb der Körner ist durch den Hell-Dunkel-Kontrast die Domänenstruktur erkennbar.

Als Weiss-Bezirke (auch weisssche Bezirke oder Domänen^[1], nach dem französischen Physiker Pierre-Ernest Weiss) bezeichnet man beim Magnetismus mikroskopisch kleine magnetisierte Domänen in den Kristallen eines ferromagnetischen Stoffes.

Beschreibung

Bewegung magnetischer Domänenwände in einem SiFe-Pulverkern, verursacht durch ein ansteigendes externes Magnetfeld, beobachtet mit einem Kerr-Zellen-Mikroskop. Weiße Bereiche sind Domänen mit nach oben gerichteter Magnetisierung, dunkle Bereiche sind Domänen mit nach unten gerichteter Magnetisierung.

Weiss erkannte 1907, dass die magnetischen Momente der Atome („Elementarmagnete“) der Ferromagnetika auch ohne Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes in begrenzten Bezirken parallel ausgerichtet sind. Die Größe dieser Bezirke erstreckt sich von etwa 10 bis 1000 µm linearer Ausdehnung.^[2] Die Richtung der Magnetisierung orientiert sich am Kristallgitter des Werkstoffs. Bei Werkstoffen, deren Korngröße dieser Größenordnung entspricht oder noch darunter liegt, sind alle Kristallite Ein-Domänen-Teilchen, d. h., nicht weiter in Domänen unterteilt.

Von Natur aus sind die Weiss-Bezirke bis zur Sättigung magnetisiert. Die Grenzen zwischen den Bezirken heißen Bloch-Wände. Setzt man ein hartmagnetisches Material einem steigenden Magnetfeld aus, verschieben sich zunächst die Bloch-Wände zugunsten derjenigen Weiss-Bezirke, die in Richtung des äußeren Feldes ausgerichtet sind. Bei weiter steigendem äußeren Feld ändern schließlich immer mehr Weiss-Bezirke schlagartig ihre Polung (Barkhausen-Sprung). Dieses Umklappen kann man hörbar machen, indem man den Wechselanteil bzw. die stufenförmige Zunahme des magnetischen Feldes mit einer Spule induktiv aufnimmt und verstärkt. Bei Änderung des äußeren Feldes entsteht ein hysteresebehaftetes Rauschen, welches Rückschlüsse auf die magnetischen Eigenschaften des Materials zulässt.

Vergrößerung der Weiss-Bezirke durch die Ausrichtung mehrerer Domänen über ein externes magnetisches Feld

Weiss-Bezirke treten in Analogie dazu auch in Ferroelektrika auf, wo sie Bereiche einheitlicher Dipolausrichtung bilden.

Bilder

Magnetooptische Aufnahmen unterschiedlicher Domänenstrukturen

Domänenstruktur einer Formgedächtnislegierung

Aufnahme einer exemplarischen Mäanderdomänenstruktur

Aufnahme einer exemplarischen Blasendomänenstruktur

Literatur

Franz Zach: Leistungselektronik – Ein Handbuch. 5. Auflage, Springer Verlag, Wiesbaden, 2015 ISBN 978-3-658-04898-3.
Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1982 ISBN 3-446-13553-7.
Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4.

Einzelnachweise

↑ Franz Zach: Leistungselektronik – Ein Handbuch. 5. Auflage. Springer Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-04898-3, S. 1824 ff.
↑ Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. Frankfurt a. M. 1998.

en:Magnetic domain

[Zach-1] Franz Zach: Leistungselektronik – Ein Handbuch. 5. Auflage. Springer Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-04898-3, S. 1824 ff.

[c1-2] Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. Frankfurt a. M. 1998.

[1]

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-[[Datei:NdFeB-Domains.jpg|miniatur|Mehrere Körner von NdFeB. Innerhalb  der Körner ist durch den Hell-Dunkel-[[Kontrast]] die Domänenstruktur erkennbar.]]
+[[Datei:NdFeB-Domains.jpg|mini|Mehrere Körner von [[NdFeB]]. Innerhalb  der Körner ist durch den Hell-Dunkel-[[Kontrast]] die Domänenstruktur erkennbar.]]
+Als '''Weiss-Bezirke''' (auch '''weisssche Bezirke''' oder '''Domänen'''<ref name="Zach">{{Literatur |Autor=Franz Zach |Titel=Leistungselektronik – Ein Handbuch |Auflage=5 |Verlag=Springer Verlag |Ort=Wiesbaden |Datum=2015 |ISBN=978-3-658-04898-3 |Seiten=1824 ff.}}</ref>, nach dem französischen [[Physiker]] [[Pierre-Ernest Weiss]]) bezeichnet man beim [[Magnetismus]] mikroskopisch kleine magnetisierte Domänen in den [[Kristall]]en eines [[ferromagnetisch]]en Stoffes.
-Als '''Weiss-Bezirke''' (auch '''weisssche Bezirke''') bezeichnet man beim [[Magnetismus]] mikroskopisch kleine magnetisierte Domänen in den Kristallen eines [[ferromagnetisch]]en Stoffes. Sie wurden benannt nach dem französischen [[Physiker]] [[Pierre-Ernest Weiss]].
 == Beschreibung ==
-[[Datei:Moving magnetic domains by Zureks.gif|mini|Bewegung magnetischer Domänenwände in einem SiFe-Pulverkern, verursacht durch ein ansteigendes externes Magnetfeld, beobachtet mit einem [[Kerr-Zelle|Kerr-Zellen-Mikroskop]]. Weiße Bereiche sind Domänen mit nach oben gerichteter Magnetisierung, dunkle Bereiche sind Domänen mit nach unten gerichteter Magnetisierung.]]
+[[Datei:Moving magnetic domains by Zureks.gif|mini|Bewegung magnetischer Domänenwände in einem SiFe-Pulverkern, verursacht durch ein ansteigendes externes Magnetfeld, beobachtet mit einem [[Kerr-Zelle|Kerr-Zellen-Mikroskop]]. Weiße Bereiche sind Domänen mit nach oben gerichteter [[Magnetisierung]], dunkle Bereiche sind Domänen mit nach unten gerichteter Magnetisierung.]]
-Weiss erkannte 1907, dass die [[Magnetisches Moment|magnetischen Momente]] der Atome („[[Elementarmagnet]]e“) der Ferromagnetika auch ohne Einwirkung eines äußeren Feldes in begrenzten Bezirken parallel [[Magnetische Ordnung|ausgerichtet]] sind. Die Größe dieser Bezirke erstreckt sich von etwa 10<sup>−5</sup> bis 10<sup>−3</sup>&nbsp;m (10&nbsp;[[Meter #Gebräuchliche dezimale Vielfache|µm]] bis 1&nbsp;[[Millimeter|mm]]) linearer Ausdehnung
+Weiss erkannte 1907, dass die [[Magnetisches Moment|magnetischen Momente]] der Atome („[[Elementarmagnet]]e“) der Ferromagnetika auch ohne Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes in begrenzten Bezirken parallel [[Magnetische Ordnung|ausgerichtet]] sind. Die Größe dieser Bezirke erstreckt sich von etwa 10 bis 1000&nbsp;µm linearer Ausdehnung.<ref name="c1">{{Literatur |Autor=Horst Stöcker |Titel=Taschenbuch der Physik |Ort=Frankfurt a. M. |Datum=1998}}</ref>
-<ref name="c1">
+Die Richtung der Magnetisierung orientiert sich am [[Kristallgitter]] des [[Werkstoff]]s. Bei Werkstoffen, deren [[Korngröße]] dieser Größenordnung entspricht oder noch darunter liegt, sind alle [[Kristallit]]e ''Ein-Domänen-Teilchen'', d.&nbsp;h., nicht weiter in Domänen unterteilt.
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-| Titel = Taschenbuch der Physik
-| Autor = Horst Stöcker
-| Ort   = Frankfurt a. M.
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-</ref>.
-Die Richtung der [[Magnetisierung]] orientiert sich an dem [[Kristallgitter]] des Werkstoffs. Bei Werkstoffen, deren [[Korngröße]] dieser Größenordnung entspricht oder noch darunter liegt, sind alle [[Kristallit]]e ''Ein-Domänen-Teilchen'', d.&nbsp;h., nicht weiter in Domänen unterteilt.
-Von Natur aus sind die Weiss-Bezirke bis zur Sättigung magnetisiert. Die Grenzen zwischen den Bezirken heißen [[Bloch-Wand|Bloch-Wände]]. Setzt man ein [[Dauermagnet|hartmagnetisches Material]] einem steigenden Magnetfeld aus, verschieben sich zunächst die Bloch-Wände zugunsten derjenigen Weiss-Bezirke, die in Richtung des äußeren Feldes ausgerichtet sind. Bei weiter steigendem äußeren Feld ändern schließlich immer mehr Weiss-Bezirke schlagartig ihre Polung ([[Barkhausen-Sprung]]). Dieses Umklappen kann man hörbar machen, indem man den Wechselanteil bzw. die stufenförmige Zunahme des magnetischen Feldes mit einer [[Spule (Elektrotechnik)|Spule]] induktiv aufnimmt und verstärkt. Bei Änderung des äußeren Feldes entsteht ein [[hysterese]]behaftetes Rauschen, welches Rückschlüsse auf die magnetischen Eigenschaften des Materials zulässt.
+Von Natur aus sind die Weiss-Bezirke bis zur [[Ferromagnetismus#Sättigung|Sättigung]] magnetisiert. Die Grenzen zwischen den Bezirken heißen [[Bloch-Wand|Bloch-Wände]]. Setzt man ein [[Dauermagnet|hartmagnetisches Material]] einem steigenden Magnetfeld aus, verschieben sich zunächst die Bloch-Wände zugunsten derjenigen Weiss-Bezirke, die in Richtung des äußeren Feldes ausgerichtet sind. Bei weiter steigendem äußeren Feld ändern schließlich immer mehr Weiss-Bezirke schlagartig ihre [[Polarität (Physik)|Polung]] ([[Barkhausen-Sprung]]). Dieses Umklappen kann man hörbar machen, indem man den Wechselanteil bzw. die stufenförmige Zunahme des magnetischen Feldes mit einer [[Spule (Elektrotechnik)|Spule]] induktiv aufnimmt und verstärkt. Bei Änderung des äußeren Feldes entsteht ein [[hysterese]]behaftetes Rauschen, welches Rückschlüsse auf die magnetischen Eigenschaften des Materials zulässt.
-[[Datei:Dominios.png|miniatur|hochkant=3|zentriert|Vergrößerung der Weiss-Bezirke durch die Ausrichtung mehrerer Domänen über ein externes magnetisches Feld]]
+[[Datei:Growing-magnetic-domains.svg|mini|hochkant=3|zentriert|Vergrößerung der Weiss-Bezirke durch die Ausrichtung mehrerer Domänen über ein externes magnetisches Feld]]
-Weiss-Bezirke treten in Analogie dazu auch in [[Ferroelektrikum|Ferroelektrika]] auf; sie bilden bei diesen Bereiche einheitlicher Dipolausrichtung.
+Weiss-Bezirke treten in Analogie dazu auch in [[Ferroelektrikum|Ferroelektrika]] auf, wo sie Bereiche einheitlicher [[Dipol (Physik)|Dipol]]<nowiki />ausrichtung bilden.
 == Bilder ==
 {{Mehrere Bilder
   | align       = center
-  | Kopfzeile   = Magnetooptische Aufnahmen unterschiedlicher Domänenstrukturen
+  | Kopfzeile   = [[Magnetooptik|Magnetooptische]] Aufnahmen unterschiedlicher Domänenstrukturen
   | Breite      = 250
   | Bild1       = CMOS Domänen Formgedächtnislegierung.jpg
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 == Literatur ==
+* Franz Zach: ''Leistungselektronik – Ein Handbuch.'' 5. Auflage, Springer Verlag, Wiesbaden, 2015 ISBN 978-3-658-04898-3.
 * Hans Fischer: ''Werkstoffe in der Elektrotechnik.'' 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1982 ISBN 3-446-13553-7.
-* Horst Stöcker: ''Taschenbuch der Physik.'' 4. Auflage, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4.
+* Horst Stöcker: ''Taschenbuch der Physik.'' 4. Auflage, Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4.
 == Einzelnachweise ==