Magnetische Werkstoffe

Welche Aussage beschreibt den Ferrimagnetismus von Ferriten wie Magnetit (Fe₃O₄) richtig?

  1. AAlle atomaren Momente sind parallel ausgerichtet, sodass er im Wesentlichen dasselbe wie Ferromagnetismus ist
  2. BDie Momente zweier Untergitter sind antiparallel ausgerichtet und gleich groß, sodass die spontane Gesamtmagnetisierung null ist
  3. CDie Momente zweier Untergitter sind antiparallel ausgerichtet, aber verschieden groß, sodass sie sich nicht aufheben und eine spontane Magnetisierung bleibt
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: C. Die Momente zweier Untergitter sind antiparallel ausgerichtet, aber verschieden groß, sodass sie sich nicht aufheben und eine spontane Magnetisierung bleibt

In einem Ferrimagneten sind die magnetischen Momente auf zwei Arten von Gitterplätzen im Kristall (Untergittern) durch die Austauschwechselwirkung antiparallel zueinander ausgerichtet. Da sich die Momente der beiden Untergitter in Größe oder Anzahl unterscheiden, heben sie sich nicht vollständig auf, und es bleibt eine spontane Magnetisierung in Höhe der Differenz. Makroskopisch zeigt ein Ferrimagnet wie ein Ferromagnet Weiss-Bezirke und Hysterese, seine Sättigungsmagnetisierung ist jedoch kleiner als die ferromagnetischer Metalle wie Eisen. Die parallele Ausrichtung aller Momente ist Ferromagnetismus, antiparallele, gleich große und sich aufhebende Momente kennzeichnen den Antiferromagnetismus. Ferrite sind Oxide mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand, in denen kaum Wirbelströme fließen; sie werden daher als Kerne für hohe Frequenzen verwendet.

Fehler melden

Dieses Thema üben Zurück zum Thema

Weitere Fragen zum Thema „Magnetische Werkstoffe“

  1. Das magnetische Moment pro Atom von Eisen (krz, Gitterkonstante 0,2866 nm) betrage 2,22 µB. Welcher Wert kommt der Sättigungsmagnetisierung Ms bei 0 K, wenn alle Momente ausgerichtet sind, am nächsten? Für das Bohrsche Magneton gilt µB = 9,27×10⁻²⁴ A·m².
  2. Magnetit Fe₃O₄ hat eine inverse Spinellstruktur: Auf den A-Plätzen (Tetraederplätzen) sitzt ein Fe³⁺, auf den B-Plätzen (Oktaederplätzen) je ein Fe³⁺ und ein Fe²⁺, und die Momente der A- und B-Plätze sind antiparallel ausgerichtet. Welches magnetische Moment ergibt sich pro Formeleinheit Fe₃O₄, wenn man für Fe³⁺ 5 µB und für Fe²⁺ 4 µB ansetzt und nur der Spin beiträgt?
  3. Was ist der Hauptgrund dafür, dass ein Ferromagnet auch ohne äußeres Feld in viele Weiss-Bezirke zerfällt?
  4. Wie ändert sich die Koerzitivfeldstärke von Teilchen eines Ferromagneten, wenn man sie von einigen µm bis auf nm-Größe verkleinert?
  5. Die Energiebarriere für die thermische Umkehr der Magnetisierung eines Eindomänenteilchens mit dem Volumen V sei KV (K: magnetische Anisotropiekonstante); bei einer Messzeit von etwa 100 s gilt KV = 25kT als Richtwert für die Grenze zum Superparamagnetismus. Welcher Wert kommt mit K = 1,1×10⁴ J/m³, einer Temperatur von 300 K und der Boltzmann-Konstante k = 1,38×10⁻²³ J/K der Obergrenze des Durchmessers eines kugelförmigen Teilchens, das superparamagnetisch wird, am nächsten?