Domänenwand (Bloch-Wand): Was ist damit gemeint?

Übergangsschicht an der Grenze benachbarter Weiss-Bezirke, in der sich die Richtung der magnetischen Momente allmählich dreht. Ihre Dicke ergibt sich aus dem Gleichgewicht von Austausch- und Anisotropieenergie.

Japanische Bezeichnung: 磁壁

„Domänenwand (Bloch-Wand)“ kommt in 4 Übungsfragen aus 2 Themen vor, darunter Magnetische Werkstoffe, Elektronische, magnetische und optische Werkstoffe.

Fachgebiet: Magnetische Werkstoffe

Selbst ausprobieren: Fragen zu Domänenwand (Bloch-Wand)

An einen entmagnetisierten Ferromagneten wird ein äußeres Magnetfeld angelegt und allmählich verstärkt. Welche Aussage beschreibt richtig, wie die Magnetisierung abläuft?

  1. ABei schwachem Feld wandern vor allem die Domänenwände, bei starkem dreht sich die Magnetisierung in den Bezirken bis nahe zur Sättigung
  2. BVon Anfang an dreht sich das magnetische Moment jedes Atoms einzeln und unabhängig von den anderen in die Feldrichtung
  3. CDie Magnetisierung schreitet fort, indem sich die Bezirke fein aufteilen und ihre Zahl zunimmt
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Lösung: A. Bei schwachem Feld wandern vor allem die Domänenwände, bei starkem dreht sich die Magnetisierung in den Bezirken bis nahe zur Sättigung

Ein entmagnetisierter Ferromagnet ist im Inneren in viele Weiss-Bezirke mit unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung aufgeteilt, deren Magnetisierungen sich insgesamt aufheben. In einem schwachen Feld verschieben sich die Domänenwände, also die Grenzen zwischen den Bezirken, sodass die Bezirke mit feldnaher Ausrichtung wachsen und die Magnetisierung zunimmt. Wird das Feld weiter verstärkt, dreht sich die Magnetisierung in den verbleibenden Bezirken selbst in die Feldrichtung und nähert sich der Sättigungsmagnetisierung. Innerhalb eines Bezirks sind die atomaren Momente bereits ausgerichtet; sie drehen sich also nicht einzeln und unabhängig. Auch die Zahl der Bezirke nimmt nicht zu; vielmehr wachsen die Bezirke mit günstiger Ausrichtung. Je stärker die Domänenwände an Einschlüssen und Korngrenzen hängen bleiben, desto größer ist die Koerzitivfeldstärke.

Was ist der Hauptgrund dafür, dass ein Ferromagnet auch ohne äußeres Feld in viele Weiss-Bezirke zerfällt?

  1. AUm die Energie der Austauschwechselwirkung zu senken, die die Momente benachbarter Atome parallel auszurichten sucht
  2. BUm die magnetostatische Energie (Entmagnetisierungsenergie) der Pole zu senken, die bei gleichmäßiger Magnetisierung des ganzen Körpers an der Oberfläche entstehen
  3. CWeil die thermische Bewegung auch unterhalb der Curie-Temperatur die Richtungen der atomaren magnetischen Momente regellos macht
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Lösung: B. Um die magnetostatische Energie (Entmagnetisierungsenergie) der Pole zu senken, die bei gleichmäßiger Magnetisierung des ganzen Körpers an der Oberfläche entstehen

Ist der ganze Kristall in einer Richtung magnetisiert, entstehen an seiner Oberfläche starke Magnetpole, die außen und innen ein Feld erzeugen (innen das Entmagnetisierungsfeld) und eine große magnetostatische Energie besitzen. Durch die Aufteilung in Bezirke unterschiedlicher Richtung heben sich die Pole auf, und diese Energie sinkt stark. Andererseits drehen sich die Momente in der Domänenwand an der Grenze zwischen den Bezirken allmählich, sodass die Energie um die Austausch- und die Anisotropieenergie steigt. Die tatsächliche Größe der Bezirke ergibt sich aus dem Gleichgewicht beider Anteile. Die Austauschwechselwirkung wirkt auf eine Ausrichtung aller Momente hin; die Austauschenergie steigt durch die Aufteilung in Bezirke also sogar. Durch thermische Bewegung regellos orientierte Momente kennzeichnen den paramagnetischen Zustand oberhalb der Curie-Temperatur.

„Domänenwand (Bloch-Wand)“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Domänenwand (Bloch-Wand)“ vorkommt (4)

  1. An einen entmagnetisierten Ferromagneten wird ein äußeres Magnetfeld angelegt und allmählich verstärkt. Welche Aussage beschreibt richtig, wie die Magnetisierung abläuft?
  2. Was ist der Hauptgrund dafür, dass ein Ferromagnet auch ohne äußeres Feld in viele Weiss-Bezirke zerfällt?
  3. Wie ändert sich die Koerzitivfeldstärke von Teilchen eines Ferromagneten, wenn man sie von einigen µm bis auf nm-Größe verkleinert?
  4. Was ist der Hauptgrund dafür, dass Permalloy (Fe mit ca. 78 % Ni) eine extrem hohe Permeabilität zeigt?

Verwandte Begriffe

Weiss-Bezirk Sättigungsmagnetisierung Koerzitivfeldstärke Curie-Temperatur Superparamagnetismus Magnetokristalline Anisotropie Ferrimagnetismus Maximales Energieprodukt Wirbelstromverluste

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