Wie kann man Elementarmagneten sichtbar machen?
Hallo liebe Gutefrage-Community, morgen schreibe ich Physik und finde leider keine Antwort auf diese Frage, könnt ihr helfen?
lg Johannes
3 Antworten
Emm, ElementarMagnete sind eine ModellVorstellung! Man könnte meinen, es sind einzelne Atome, aber es sind KristallBereiche mit gleicher magnetischer Orientierung, sogn. Weißsche Bezirke.
Die kann man nicht sichtbar machen...
Vllt meinst Du die Magnetfeldlinien?
Gar nicht weil das eher ein Modellvorstellung ist.
Die kleinste Einheit welcher man Ferromagnetische Eigenschaften nachweisen kann sind die sogenannten Weißschen Bezirke. Auf Atomerer Ebene selbst gibts dann gar keinen Ferromagnetismus in diesem Sinne mehr.
Geht es dir hier um eine Verständnisfrage darüber was Elementarmagnete sind?
Die ominösen Elementarmagnete von denen dir nie jemand sagt was sie sind, sind nicht wie bei elektrischen Ladungen einzelne Elementare Ladungen so etwas wie ein "Magneton". So etwas gibt es in Wahrheit nicht.
Merke: "Es gibt keine magnetischen Monopole sondern nur magnetische Dipole, demnach gibt es keine magnetischen Ladungen mit nur einem Nord oder nur einem Südpol."
Lass uns ein paar Gleichungen von Maxwell anschauen. Wir gehen da jetzt nicht tief ins Detail sondern schauen uns an woher gewisse grundlegende Aussagen kommen:
1.) ∇*B=0
Diese einfache kleine Gleichung besagt im Kern nichts anderes als das es wie bereits gesagt keine magnetischen Ladungen gibt. Es gibt kein Punkt im Raum aus dem spontan von sich aus ein magnetisches Feld entspringen oder enden könnte. Es gibt also keine magnetischen Quellen und Senken im Raum.
2.)∇*E=ρ/ε0
Diese Gleichung macht nun Aussagen über die Ursache des elektrischen Feldes, denn die Ursache des elektrischen Feldes ist die Ladung selbst. Das heißt elektrische Ladungen bilden die Quellen und Senken des elektrischen Feldes. Heißt also, die Tatsache, dass sich irgendwo im Raum ein Elektron befindet also eine negativ geladene Ladung, führt dazu, dass von ihm ein elektrisches Feld ausgeht.
3.) ∇*E=-(dB/dt)
Das "Induktionsgesetz" ist ein Spezialfall dieser Gleichung:
in dieser elementarer Form wie sie oben steht sagt sie folgendes aus:
Die Rotation des elektrischen Feldes führt zu einer Rotation des magnetischen Feldes und umgekehrt. Das heißt, die Ursache eines magnetischen Feldes ist nichts anderes als eine bewegte Ladung und zwar IMMER!
Das heißt ein Magnetfeld hat IMMER mit bewegten Ladungen zu tun. Wann auch immer wir eine elektrische Ladung wie z.b. ein Elektron auf die Reise schicken entsteht automatisch auch ein Magnetfeld welcher sich nach der Rechtenhandregel verhält.
Deshalb kommt es auch immer zu einem Magnetfeld wenn ein elektrischer Strom durch ein Kabel fließt und dessen Feldstärke lässt sich auch berechnen:
H=I/2*π*r
H ist die Magnetische Feldstärke, I die elektrische Stromstärke in Ampere und r ist der Radius also die Entfernung in der wir uns vom elektrischen Leiter entfernt befinden.
Gut jetzt wissen wir wie das Magnetfeld im Stromdurchflossenen Leiter zustande kommt aber wie ist das mit einem Dauermagnet? Da fließt ja kein Strom.
Richtig hier haben wir kein Strom, hier kommt das Thema mit den "Elementarmagneten" zu Tragen. Dazu müssen wir uns aber ein paar Eigenschaften eines Elektrons anschauen, denn das Elektron kann noch mehr als einfach nur eine Ladung besitzen.
Ein Elektron wird in der Quantenmechanik mit sogenannten "Quantenzahlen" beschrieben. Man nennt es "Das Pauli Prinzip".
- Hauptquantenzahl (Energieniveau)
- Drehimpulsquantenzahl
- Magnetquantenzahl
- Spin
Wie wir sehen haben wir ein Drehimpuls also im Prinzip eine Art "rotierendes elektrisches Feld" und wir haben doch gerade gelernt, dass dieses rotierende elektrische Feld unweigerlich zu einem magnetischen Feld führt.
Daraus resultiert die Magnetquantenzahl. Die Magnetquantenzahl gibt erstmal Auskunft darüber wie das magnetische Feld des Elektrons im Raum ausgerichtet ist.
Wir können aber auch die Ausrichtung des Magnetfeldes zusätzlich von Außen beeinflussen und genau das ist was dann zu einem großen und von Außen spürbaren magnetischen Feld führt. Es entspricht der Ausrichtung des magnetischen Feldes der einzelnen rotierenden elektrischen Ladungen und diese "Ladungen" haben wir überall, denn das Atom wird unter anderem aus ihnen aufgebaut. Hier stecken sie deine "Elementarladungen" :)
