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THEMA: Magnetismus

Magnetismus 09 Okt 2018 00:50 #43257

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Hallo ihr Lieben,

Irgendwie schäme ich mich ein bisschen!
Ich bin Ing der Elektrotechnik, und habe eine Frage zu magnetfeldern!

Ok. Ich weiß bewegte Ladungen erzeugen ein Magnetfeld.

Aber bei einem permanent Magneten bewegen sich keine Ladungen. Also warum hat der permanentmagnet ein Magnetfeld?

Und bitte nicht mit Hilfe der elemetarmagneten argumentieren.

Also bis dann

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Magnetismus 09 Okt 2018 13:59 #43271

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Ohne Quantenphysik wird sich der Magnetismus aber nicht erklären lassen; meines Wissens nach ist das sogar die volle Breitseite der Quantenmechanik, die man da durchdringen muss um das wie hier zu verstehen.
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Magnetismus 09 Okt 2018 19:45 #43292

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SO was in der Art hab ich mir schon gedacht! Trotzdem danke

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Magnetismus 09 Okt 2018 21:12 #43306

olly schrieb: Aber bei einem permanent Magneten bewegen sich keine Ladungen. Also warum hat der permanentmagnet ein Magnetfeld?

Die Spins der Elektronen sind alle gleich ausgerichtet. Auch der Spin der Elektronen erzeugt ein Magnetfeld, nicht nur ihre translatorische Bewegung. Beim Spin gibts keinen Energieverlust, also hat der Permanentmagnet auch keinen.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.
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Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

Magnetismus 09 Okt 2018 21:16 #43307

Beim Permanentmagneten handelt es sich um sogenannten Ferromagnetismus. Wie schon bemerkt wurde ist das Thema grundlegend ein quantenmechanisches.

Grob gesagt ist die Antwort auf dein Frage: die Ursache für den Ferromagnetismus auf atomaren Level ist das magnetische Moment des Elektrons aufgrund seines Spins ("Eigendrehung") sowie das magnetische Moment des Elektron aufgrund seiner Orbitalbewegung. Das Elektron ist wie ein kleiner Magnet. (Auch das Proton und überraschenderweise auch das elektrisch geladenen Neutron.)

Arg vereinfacht gesagt stellt das Elektron aufgrund seiner "Eigendrehung" und seiner Bewegung um das Atom einen Mikromagneten dar. Elektronen in einer Schale richten sich so aus das das magnetische Gesamtmoment verschwindet (Pauli Prinzip). Die klassischen Feromagnete (Eisen, Kobal, Nickel) haben daher ungepaarte Elektronen im Valenzband. Elektronen im Leitungsband gleichen sich aus.

Eisenatome haben also einen starkes magnetisches Moment welches unter den Atomen miteinander wechselwirkt. Sie richten sich aneinader aus. Diese Domänen nennt man Weissche Bezirke. Innerhalb des weißschen Bezirks hat man maximale Magnetisierung (Sättigungsmagentisierung). Je nachdem wie die Weißschen Bezirke aneinader ausgerichtet sind erählt man eine makroskopische Gesamtmagnetisierung.

Grob kann man daher sagen:
Ferromagnet benötigen ungepaarte Elektronen im Valenzband

Wahrscheinlich besser erklärt findest du nähere Infos hier:
www.weltderphysik.de/gebiet/materie/magn...was-ist-magnetismus/

Tiefes Verständnis vom Magntismus und all seinen Ausprägungen erfordert tatsächlich tiefegehende Kenntnisse in der Festkörperphysik und derzugrundeligenden Quantemechanik.

Aber ich hoffe es beantwortet ein wenig deine Fragen :-)
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Magnetismus 09 Okt 2018 21:49 #43308

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Ja... doch....
Das beantwortet meine Frage. Dacht ich Mr schon das die Quantenmechanik schuld ist... die ist ja an allem schuld... grins! Hab da was gelesen dass es in einem permanent Magneten kreisströme gibt! Ist das das das selbe wie du es beschrieben hast?

Viele Grüße
Olly

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Magnetismus 09 Okt 2018 22:13 #43309

Ich denke die Kreisströme beziehen sich auf die Bewegung des Elektrons im Orbital.

Der Gesamtmagnetismus eines Atoms setzt sich zusammen aus den Anteilen des Kerns und der Elektronen (Kernmagnetismus ist bekannt ausd er Magnetresonanzbildgebung im Krankenhaus) wobei der Kernmagnetismus um Größenordnungen geringer ist.

Der Magnetimus der vom Elektron stammt setzt sich wiederun aus zwei Teilen zusammen:

1. Das magnetischen Moment das aus der Eigendrehung des Elektrons stammt (Der Spin)
2. Das magnetische Moment das aus der Orbitalbewegung es Elektrons stammt, also der Bewegung des Elektrons um den Kern

Ich denke mit Kreisströme ist der zweite Teil gemeint, anschaulich kann man sich das auch mit dem alten Planetenmodell vorstellen, indem das Elektron um den Kern kreist.

Allerdings macht das magnetische Moment das vom Kreisstrom kommt nur einen Teil aus und ein großer Anteil teil kommt tatsächlich aus dem Eigendrehanteil des Elektrons (Spinmoment).

Siehe dazu auch:

de.wikipedia.org/wiki/Elektronenspin#Ele...netische_Materialien
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Magnetismus 14 Mai 2019 21:17 #51893

Hallo an alle,
in Bezug auf dieses Thema und die letztens Posts folgende Überlegung:
Magnetismus und bewegte Ladungen hängen ja direkt miteinander zusammen. Das magnetische Moment einzelner Teilchen rührt vereinfacht gesagt vom Eigenspin (z.B. des Elektrons) bzw. der Relativbewegung zu entgegengesetzt geladenen Teilchen (Elektron "kreist" um Kern) her. Bitte berichtigt mich, wenn ich falsch liege.

Wie verhält sich denn eben dieses magnetische Moment in einem stromdurchflossenen/bewegten Leiter? Wird es durch die nun wirkende Lorentz- bzw. elektromagnetische Kraft überlagert, aufgehoben/ersetzt oder gibt es da eine andere Beziehung?

Bin erst seit kurzem tiefergehend an der Materie dran, daher bitte ich um Nachsicht, falls ich etwas total falsch verstanden bzw. übersehen habe ;-)
Vielen Dank vorab!
Maximilian

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Magnetismus 14 Mai 2019 23:55 #51894

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Willkommen baumeisterxxl
Bei Stromfluss ist es das bewegen der Valenzelektronen in einem Leiter, die wir da für unser Treiben Zuhause und Wirtschaft, durch die Leitung Treten, und dann ist es wie gehabt,,,... bewegte Ladung ≡ magnetische Feld. Und bei Induktion, dort ist es die Lenzsche Regel, ja mit Lorenz-Kraft wird es beschrieben.

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
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Magnetismus 15 Mai 2019 10:16 #51895

Hallo Chris,
danke für deine Antwort. D. h. also, dass der Eigenspin der Valenzelektronen und damit deren magnetisches Moment durch das induzierte Magnetfeld überlagert wird?
VG
Maximilian

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Magnetismus 15 Mai 2019 13:20 #51897

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Ja in der form von "eigene Feld und äußeres Feld" Das nutzen wir auf großen Skala schon, um verbrauch zu zählen, die werden Wirbelströme genannt, jedoch das auf die Valenz Elektronen runter brechen bei 50Hz, ist nicht nennenswert gegenüber Verbraucher, da reicht doch schon das Gewicht des Rotors im Generator um das zu übertönen, der Muss jedoch auch erstmal anlaufen, daher ok in gewissen Bereichen der Stromversorgung gelten die Leitungen selbst als Verbraucher.. Jedoch sind Wirbelströme wieder ein gebiet für sich mit weiteren Exotisch benannten Effekten.

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Magnetismus 15 Mai 2019 18:17 #51899

Hey Chris,
danke für deine Antwort. Allerdings habe ich Schwierigkeiten mit deinem Schreibstil. Ist so fast ohne Satzzeichen usw. etwas schwer zu verstehen. Könntest du versuchen, das Ganze nochmal deutlicher auszudrücken? Wäre dir sehr verbunden, ist nicht böse gemeint!
Zu Wirbelströmen und den Valenzelektronen werde ich mich aber extra mal belesen...
VG
Max

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