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Weißsche Bezirke

Im Magnetismus versteht man unter den Weißschen Bezirken (oder auch Weiß-Bezirken) abgegrenzte Bereiche mit gleicher Polarisation. Sie treten auf als mikroskopisch kleine, magnetisierte Domänen in den Kristallen eines ferromagnetischen Stoffes. Den Namen haben sie von ihrem Entdecker Pierre-Ernest Weiss, einem französischen Physiker, der sich Zeit seines Lebens ausgiebig mit magnetischen Phänomenen beschäftigte.

Erklärung der Weißschen Bezirke

Ferromagnetische Stoffe wie zum Beispiel Eisen bestehen aus etlichen kleinen Elementarmagneten, die innerhalb einer Domäne (Weißscher Bezirk) eine einheitliche Richtung der Magnetisierung aufweisen. Diese Erkenntnis hatte Weiss im Jahre 1907, als er die magnetischen Momente der Atome untersuchte. Die Weißschen Bezirke werden durch sogenannte Bloch-Wände voneinander getrennt (Magnetisierungsübergange zwischen den Weißschen Bezirken). Bei nichtmagnetischen Werkstoffen sind die Weißschen Bezirke magnetisch ungeordnet und verhalten sich damit nach außen neutral.

Die Ausrichtung der Weißschen Bezirke (von Natur aus bis zur Sättigung magnetisiert) orientiert sich am Kristallgitter des Werkstoffes. Bringt man ein steigendes Magnetfeld in die Nähe des Materials, verschieben sich zuerst die Bloch-Wände jener Weißschen Bezirke, die bereits in die Richtung des externen Magnetfelds zeigen. Wird das äußere Feld weiterhin verstärkt, ändern auch die anderen Domänen ihre Polung und verschmelzen miteinander.

Kann man weißsche Bezirke sichtbar machen?

Die Weißschen Bezirke konnte man in der Physik durch mehrere Verfahren sichtbar machen:

• Mit Hilfe eines makroskopischen Modells kann man die Ausrichtung der Weißschen Bezirke erkennen. Dafür wird eine drehbare Menge an Kompassnadeln auf eine Oberfläche gelegt. Kommen sich die Nadeln zu nahe, werden sie durch die benachbarten Magnetfelder beeinflusst und richten sich parallel aus. Durch Temperatureinfluss oder Erschütterungen kann dieser Effekt beschleunigt werden.

• Die Bloch-Wände werden natürlich erst im mikroskopischen Bereich sichtbar. Man positioniert dabei ferromagnetische Partikel wie zum Beispiel Eisenstaub auf einem anderen ferromagnetischen Material. Dank der magnetischen Eigenschaften richtet sich der Staub nach gewissen Bereichen aus, den Bloch-Wänden der Weißschen Bezirke.

• Der Moment der Umpolung kann auch hörbar sein. Dafür muss die sukzessive Zunahme des magnetischen Feldes mit einer Spule induktiv aufgenommen und verstärkt werden. Bei jeder Änderung des äußeren Felds kann man durch die Hysterese der Weißschen Bezirke ein Rauschen vernehmen, das die Eigenschaften des ferromagnetischen Materials beschreibbar macht.

Die Weißschen Bezirke spielen eine wichtige Rolle im Ferromagnetismus. Selbst bei verschwindender Feldstärke (z.B. durch Stromlosigkeit der Spule) bleibt durch sie eine gewisse Remanenz vorhanden, womit das Material wie ein Dauermagnet wirkt. So finden die Weißschen Bezirke gerade bei Speicherverfahren ihre Anwendung, zum Beispiel in Magnetbändern, Magnetplatten oder Disketten.