Das Magnetisierung oder Magnetisierung ist eine Vektorgröße, die auch als Magnetisierungsintensitätsvektor bekannt ist. Es wird bezeichnet als M. und ist definiert als das magnetische Moment m pro Volumeneinheit V. Mathematisch wird es wie folgt ausgedrückt:
M. = dm / dV
Die Einheiten von M. im Internationalen Einheitensystem SI sind sie Ampere / Meter, genau wie die des Magnetfeldes H.. Die fett gedruckte Notation gibt an, dass es sich um Vektoren und nicht um Skalare handelt.
Das magnetische Moment eines Materials oder einer Substanz ist nun die Manifestation der Bewegung elektrischer Ladungen innerhalb des Atoms, im Grunde die des Elektrons..
Im Prinzip kann man sich das Elektron im Atom als einen winzigen geschlossenen Stromkreis vorstellen, während es eine kreisförmige Umlaufbahn um den Kern beschreibt. Tatsächlich verhält sich das Elektron nach dem quantenmechanischen Modell des Atoms nicht so, stimmt aber hinsichtlich des magnetischen Effekts damit überein.
Darüber hinaus hat das Elektron einen Spin-Effekt, analog zu einer Rotation an sich. Dieser zweite Satz liefert einen noch wichtigeren Beitrag zum Gesamtmagnetismus des Atoms..
Wenn ein Material innerhalb eines externen Magnetfelds platziert wird, richten sich die magnetischen Momente beider Beiträge aus und erzeugen ein Magnetfeld innerhalb des Materials..
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Das Magnetisieren eines Materials bedeutet, ihm vorübergehend oder dauerhaft magnetische Eigenschaften zu verleihen. Das Material muss jedoch angemessen auf Magnetismus reagieren, damit dies geschieht, und nicht alle Materialien tun dies..
Abhängig von ihren magnetischen Eigenschaften und der Reaktion auf ein externes Magnetfeld wie das eines Magneten werden Materialien in drei große Gruppen eingeteilt:
-Diamagnetisch
-Paramagnetisch
-Ferromagnetisch
Alle Materialien sind diamagnetisch, deren Reaktion in einer schwachen Abstoßung besteht, wenn sie in die Mitte eines externen Magnetfelds gebracht werden.
Paramagnetismus ist seinerseits typisch für einige Substanzen, die eine nicht sehr intensive Anziehungskraft auf ein äußeres Feld erfahren.
Ferromagnetische Materialien haben jedoch die stärkste magnetische Reaktion von allen. Magnetit ist ein Eisenoxid, ein natürlicher Magnet, der aus dem antiken Griechenland bekannt ist.
Die nachstehend beschriebenen Magnetisierungsverfahren verwenden Materialien mit guter magnetischer Reaktion, um die gewünschten Effekte zu erzielen. Auf der Ebene der Nanopartikel ist es jedoch sogar möglich, Gold zu magnetisieren, ein Metall, das normalerweise keine bemerkenswerte magnetische Reaktion aufweist..
Sofern es sich bei dem Material nicht um einen natürlichen Magneten wie ein Stück Magnetit handelt, wird es im Allgemeinen entmagnetisiert oder entmagnetisiert. Dies führt zu einer weiteren Klassifizierung magnetischer Materialien:
-Schwer, Was sind Permanentmagnete?.
-Weich oder süß, Obwohl sie keine Permanentmagnete sind, haben sie eine gute magnetische Reaktion.
-Halbhart, Inhaber von Zwischeneigenschaften zwischen den oben genannten.
Die magnetische Reaktion von ferromagnetischen Materialien beruht auf der Tatsache, dass die magnetische Domänen, Regionen mit zufällig angeordneten Magnetisierungsvektoren.
Dies führt dazu, dass die Magnetisierungsvektoren aufgehoben werden und die Nettomagnetisierung Null ist. Aus diesem Grund müssen die Magnetisierungsvektoren entweder permanent oder zumindest zeitweise ausgerichtet sein, um eine Magnetisierung zu erzeugen. Auf diese Weise wird das Material magnetisiert.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu erreichen, beispielsweise durch Induktionsmagnetisierung, Kontakt, Reiben, Abkühlen und sogar Schlagen auf das Objekt, wie nachstehend beschrieben..
Die gewählte Magnetisierungsmethode hängt vom Material und den Zielen des Verfahrens ab..
Künstliche Magnete können für eine Vielzahl von Funktionen erzeugt werden. Magnete werden derzeit auf industrieller Ebene nach einem sehr sorgfältigen Verfahren magnetisiert.
Durch dieses Verfahren wird das zu magnetisierende Material in die Mitte eines intensiven Magnetfeldes gebracht, beispielsweise das eines starken Elektromagneten. Auf diese Weise werden die Domänen und ihre jeweiligen Magnetisierungen sofort auf das externe Feld ausgerichtet. Und das Ergebnis ist, dass das Material magnetisiert ist.
Je nach Material kann es die so erhaltene Magnetisierung dauerhaft beibehalten oder verlieren, sobald das externe Feld verschwindet..
Bei diesem Verfahren muss ein Ende des zu magnetisierenden Materials mit dem Pol eines Magneten gerieben werden. Dies muss in die gleiche Richtung erfolgen, damit der geriebene Bereich auf diese Weise die entgegengesetzte Polarität erhält.
Dies erzeugt einen magnetischen Effekt, so dass am anderen Ende des Materials ein entgegengesetzter Magnetpol erzeugt wird, was dazu führt, dass die Substanz magnetisiert wird.
Bei der Kontaktmagnetisierung muss das zu magnetisierende Objekt in direkten Kontakt mit dem Magneten kommen, damit es seine Magnetisierung erhält. Die Ausrichtung der Domänen in dem zu magnetisierenden Objekt erfolgt als Kaskadeneffekt, der schnell vom Kontaktende zum anderen Ende gelangt.
Ein typisches Beispiel für Kontaktmagnetisierung ist das Anbringen eines Clips an einem Permanentmagneten. Der Magnet wird magnetisiert und zieht andere Clips an, um eine Kette zu bilden. Funktioniert auch mit Nickelmünzen, Nägeln und Eisenstücken.
Sobald jedoch der erste Clip, Nagel oder die erste Münze vom Magneten entfernt wird, verschwindet die Magnetisierung der anderen, es sei denn, es handelt sich um einen wirklich starken Magneten, der einen Permanentmagneten erzeugen kann..
Das zu magnetisierende Material ist in einen leitenden Draht eingewickelt, durch den ein elektrischer Strom geleitet wird. Elektrischer Strom ist nichts anderes als eine sich bewegende Ladung, die ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Feld ist für die Magnetisierung des darin befindlichen Materials verantwortlich und bewirkt eine starke Vergrößerung des resultierenden Feldes..
Die so erzeugten Magnete können nach Belieben durch einfaches Trennen des Stromkreises aktiviert und deaktiviert werden, zusätzlich zu der Tatsache, dass die Leistung des Magneten durch Leiten von mehr oder weniger Strom modifiziert werden kann. Sie werden Elektromagnete genannt und mit ihnen können Sie leicht schwere Gegenstände bewegen oder magnetische von nichtmagnetischen Materialien trennen..
Ein Eisenstab oder sogar ein Aktenschrank aus Metall kann magnetisiert werden, indem er in einem Magnetfeld nach innen geschlagen wird. An einigen Orten ist das Erdmagnetfeld stark genug, um diesen Effekt zu erzielen. Ein Eisenstab, der vertikal auf den Boden trifft, kann magnetisiert werden, da das Erdmagnetfeld eine vertikale Komponente hat..
Die Magnetisierung wird mit einem Kompass überprüft, der oben auf der Leiste platziert ist. Für einen Aktenschrank reicht es aus, die Schubladen mit ausreichender Entschlossenheit zu öffnen und zu schließen.
Ein Schlag kann auch einen Magneten entmagnetisieren, da er die Ordnung der magnetischen Domänen innerhalb des Materials zerstört. Wärme hat auch den gleichen Effekt.
Es gibt Substanzen wie Basaltlaven im Erdinneren, die beim Abkühlen in Gegenwart eines Magnetfelds die Magnetisierung dieses Feldes beibehalten. Die Untersuchung dieser Arten von Substanzen ist ein Beweis dafür, dass das Erdmagnetfeld seine Ausrichtung seit der Entstehung der Erde geändert hat..
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