Geoscience Reference
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Tab. 5.10
Suszeptibilität
›
für unterschiedliche Arten des Magnetis-
Die in der Materie induzierten Magnetpole erzeugen ih-
rerseits wiederum ein Magnetfeld
B
0
, welches seinerseits
verknüpft ist mit der Magnetisierung
J
:
mus
›
Art des Magnetismus
Vakuum:
D
0
Kein Magnetismus
B
0
D
0
J
:
(5.54)
Materie:
<0
Diamagnetismus
>0
Paramagnetismus
Betrachtet man das Magnetfeld
B
in einen Probekörper in
einem äußeren magnetischen Erregungsfeld
H
, so ergibt sich
dieses als Summe aus Beiträgen des äußeren Erregungsfelds
H
und des von diesem in der Materie induzierten Magnet-
felds
B
0
:
0
Ferromagnetismus
unabhängige, quantitative Nachweise für Alfred Wegeners
(Deutschland; 1890-1930) Theorie der Kontinentalverschie-
bung, die vorher auf geometrischen und paläontologischen
Plausibilitätsargumenten gründete. In die auf den Zweiten
Weltkrieg folgende Zeit in der zweiten Hälfte des 20. Jahr-
hunderts fallen die bahnbrechenden Erkenntnisse zum Geo-
dynamo und die Datierung der Polaritätswechsel des Erdma-
gnetfelds. Dies führte die Beobachtungen Alfred Wegeners
mit einer überzeugenden Antwort auf Harold Jeffreys nahe-
liegende Frage nach der Antriebskraft für die Verschiebung
der Kontinente zusammen. Die Geodynamik, die hieraus
entstanden ist, stellt somit die dialektische Synthese aus We-
geners These und Jeffreys Antithese dar. Sie mag somit
als ein Idealbeispiel für wissenschaftlichen Erkenntnisge-
winn gelten. Im Gegensatz zu Sir Harold Jeffreys, der im
Jahr 1953 zum Ritter geschlagen wurde und in seinem 91.
Lebensjahr hochgeehrt verstarb, erlebte der 1930 auf sei-
ner Grönlandexpedition verschollene Alfred Wegener nicht
mehr das Entstehen dieser neuen, von seiner Theorie ange-
stoßenen Disziplin.
B
D
0
H
C
B
0
D
0
.
H
C
J
/ D
0
.1 C ›/
„ ƒ‚ …
r
H
:
(5.55)
Mit
wird die magnetische Permeabilität bezeichnet. Sie ist
ein Maß für die magnetische Durchdringbarkeit oder für die
Größe der abstoßenden oder anziehenden Kräfte innerhalb
eines Körpers, der selbst magnetisch ist. Die Linearität von
B
und
H
ist nur eine Näherung, tatsächlich beobachtet man
eine Hysterese. Diese Näherung gilt insbesondere nicht für
stark magnetisierbare Materie, also für fast alle ferromagne-
tischen Materialien.
Die in Tab.
5.10
aufgezählten verschiedenen Magne-
tisierungsarten der Materie beruhen auf unterschiedlichen
Wechselwirkungen zwischen dem Magnetfeld und verschie-
denen Arten von Materie. Diese werden im Folgenden näher
erläutert.
5.4.2 Diamagnetismus
5.4.1 Induzierte Magnetisierung
Jede einem äußeren magnetischen Erregungsfeld H aus-
gesetzte Materie entwickelt durch die auf ihren Bahnen
kreisenden Elektronen ein magnetisches Moment. Bewegte
Elektronen entsprechen einem elektrischen Strom. Nach der
Lenzschen Regel ist das von diesem induzierte magnetische
Moment dem magnetischen Erregungsfeld
H
entgegenge-
setzt. Hieraus ergibt sich die den Diamagnetismus kenn-
zeichnende negative Suszeptibilität
›<0
.
Alle Stoffe zeigen Diamagnetismus. Er ist jedoch so
gering, dass er gegenüber den wesentlich stärkeren Magne-
tisierungsarten des Paramagnetismus und des Ferromagne-
tismus verschwindet. Diamagnetismus kann besonders bei
solchen Stoffen beobachtet werden, bei denen alle Elektro-
nenspins (die gequantelten Eigendrehimpulse) gepaart und
damit kompensiert sind. Dies trifft insbesondere auf Elemen-
te mit vollständig gefüllten Elektronenschalen zu.
Typische Suszeptibilitäten für rein diamagnetische Mi-
nerale (Steinsalz NaCl; Calcit CaCO
3
;GipsCaSO
4
;
Quarz SiO
2
; Graphit C) liegen in der Größenordnung von
10
5
m
3
m
3
. Bereits geringe Verunreinigungen mit Eisen
ergeben jedoch bereits viel größere und positive Suszeptibi-
litäten.
Bringt man einen Körper in ein magnetisches Erregungs-
feld
H
, so bewirkt dieses im Zusammenwirken mit den durch
den Umlauf von Elektronen um den Atomkern (im Sinne des
Atommodells von Bohr und Sommerfeld) erzeugten elektri-
schen Kreisströmen auf atomarer Ebene ein magnetisches
Moment und somit eine Magnetisierung des Körpers. Diese
kann makroskopisch durch Magnetpole beschrieben werden.
Diese induzierte Magnetisierung
J
weist meist in Richtung
des magnetisierenden Erregungsfelds und ist diesem propor-
tional:
J
D ›
H
:
(5.53)
Hierbei ist die Suszeptibilität
›
ein Maß für die Magneti-
sierbarkeit eines Materials. Sie ist dimensionslos und wird
im SI-System in m
3
m
3
angegeben.
56
Nach ihrem Wert
unterscheidet man unterschiedliche Arten des Magnetismus
56
Vorsicht: Dennoch muss bei der Umrechnung der nicht mehr ge-
bräuchlichen CGS-Einheit cm
3
cm
3
in die SI-Einheit m
3
m
3
durch
4
