Magnetisierung - Wikipedia

In diesem Artikel geht es um die Magnetisierung, wie sie in Maxwells Gleichungen der klassischen Elektrodynamik vorkommt. Für eine mikroskopische Beschreibung, wie magnetische Materialien auf ein Magnetfeld reagieren, siehe Magnetismus. Zur mathematischen Beschreibung von Feldern, die Magneten und Ströme umgeben, siehe Magnetfeld.

Im klassischen Elektromagnetismus ist Magnetisierung oder oder die magnetische Polarisation das Vektorfeld, das die Dichte des permanenten oder induzierten Magneten ausdrückt Dipolmomente in einem magnetischen Material. Der Ursprung der für die Magnetisierung verantwortlichen magnetischen Momente können entweder mikroskopische elektrische Ströme sein, die sich aus der Bewegung von Elektronen in Atomen ergeben, oder der Spin der Elektronen oder der Kerne. Die Nettomagnetisierung ergibt sich aus der Reaktion eines Materials auf ein äußeres Magnetfeld zusammen mit unausgeglichenen magnetischen Dipolmomenten, die dem Material selbst inhärent sein können. zum Beispiel in Ferromagneten. Die Magnetisierung ist innerhalb eines Körpers nicht immer gleichförmig, sondern variiert zwischen verschiedenen Punkten. Die Magnetisierung beschreibt auch, wie ein Material auf ein angelegtes Magnetfeld reagiert, wie das Material das Magnetfeld ändert und zur Berechnung der Kräfte verwendet werden kann, die sich aus diesen Wechselwirkungen ergeben. Es kann mit der elektrischen Polarisation verglichen werden, die das Maß der entsprechenden Reaktion eines Materials auf ein elektrisches Feld in der Elektrostatik ist. Physiker und Ingenieure definieren normalerweise die Magnetisierung als die Größe des magnetischen Moments pro Volumeneinheit. ^[1] Sie wird durch einen Pseudovektor M dargestellt.

Definition [ edit ]

Das Magnetisierungsfeld oder M -Feld kann gemäß der folgenden Gleichung definiert werden:

${ displaystyle mathbf {M} = { frac { mathrm {d} mathbf {m} } { mathrm {d} V}}}$${ displaystyle mathrm {d} mathbf {m}}$ das Elementar ist magnetisches Moment und ${\displaystyle \mathrm{d}V}$ ist das Volumenelement ; Mit anderen Worten, das M -Feld ist die Verteilung der magnetischen Momente in der betreffenden Region oder Mannigfaltigkeit. Dies wird durch die folgende Beziehung besser veranschaulicht:

${\displaystyle \mathbf{m}=\iiint \; <!--\; \iiint \; -->\mathbf{M}\mathrm{d}V}$

wobei m ein gewöhnliches magnetisches Moment und das dreifache Integral ist bezeichnet die Integration über ein Volume. Damit ist das M -Feld völlig analog zum elektrischen Polarisationsfeld oder P -Feld, das zur Bestimmung des elektrischen Dipolmomentes p von verwendet wird eine ähnliche Region oder Mannigfaltigkeit mit einer solchen Polarisation:

${ displaystyle mathbf {P} = { mathrm {d} mathbf {p} über mathrm {d} V}, quad mathbf {p} = iiint mathbf {P} , mathrm {d} V}$

Wobei ${ displaystyle mathrm {d} mathbf {p}}$ ist das elementare elektrische Dipolmoment.

Diese Definitionen von P und M als &quot;Momente pro Volumeneinheit&quot; sind weit verbreitet. in einigen Fällen können sie jedoch zu Mehrdeutigkeiten und Paradoxien führen. ^[1]

Das Feld M wird in Ampere pro Meter gemessen (A / m ) in SI-Einheiten. ^[2]

Physik-Anwendung [ edit ]

Die Magnetisierung wird für kommerziell erhältliche Ferromagnete häufig nicht als Materialparameter aufgeführt. Stattdessen ist der Parameter, der aufgelistet wird, die Restflussdichte, die als ${ displaystyle scriptstyle mathbf {B} _ {r}}$. Physiker benötigen häufig die Magnetisierung, um das Moment eines Ferromagneten zu berechnen. Um das Dipolmoment m (A (m ² ) zu berechnen, verwenden Sie die Formel:

${ displaystyle mathbf {m} ; = ; mathbf {M} V}$

das haben wir

${ displaystyle mathbf {M} = { frac {1} { mu _ {0}}} mathbf {B} _ { mathrm {r}}}$

somit

${ displaystyle mathbf {m} = { frac {1} { mu _ {0}}} mathbf {B} _ { mathrm {r}} V}$

wobei:

• ${\displaystyle {\mathbf{B}}_{\mathrm{r}}}$ ist die verbleibende Flussdichte, ausgedrückt in Teslas (T).
• ${ displaystyle scriptstyle V}$ ist das Volumen (m ³ ) des Magneten.
• ${ displaystyle mathbf {J} {{}} = = nabla times mathbf {M}}$