Sättigungsmagnetisierung

Unter Sättigungsmagnetisierung versteht man jene magnetische Flussdichte (historisch bedingt auch als Magnetisierung bezeichnet), bei der ein dieser Flussdichte ausgesetzter, meist ferromagnetischer Stoff seine gegenüber dem Vakuum stärkere magnetische Leitfähigkeit (auch Permeabilität genannt) reduziert bzw. gänzlich verliert. Ein magnetisch gesättigter Stoff verhält sich im Grenzfall für den magnetischen Fluss daher wie der leere Raum (Vakuum).

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Eine besonders gute Leitfähigkeit für den magnetischen Fluss ist die wesentliche Eigenschaft vor allem ferromagnetischer Werkstoffe wie beispielsweise Weicheisen oder bestimmter Ferrite. Dies begründet den Einsatz dieser Werkstoffe, wo es auf die räumliche Führung von magnetischen Flüssen ankommt, beispielsweise in Transformatorkernen. Durch eine Steigerung der magnetischen Flussdichte in diesen Materialien wird der Bereich der Sättigungsmagnetisierung erreicht, wo es zu einem starken Abfall der magnetischen Leitfähigkeit kommt. Die magnetische Sättigung ist bei diesen Anwendungen daher meist unerwünscht.

Mathematisch wird dies dadurch ausgedrückt, dass sich die Permeabilität des ferromagnetischen Stoffes μ = μ₀μ_r dem Wert μ₀ annähert, d. h. μ_r = 1 wird.

Der leere Raum (Vakuum) kann nach derzeitigem Wissensstand auch durch beliebig hohe magnetische Flussdichten nicht magnetisch gesättigt werden und behält seine magnetische Leitfähigkeit von μ₀ konstant bei.

Trägt man bei einem Werkstoff die magnetische Flussdichte B gegenüber der von außen aufgebrachten magnetischen Feldstärke H in einem Diagramm auf, ergibt sich eine Hysteresekurve. Die Abflachung der Steigung kennzeichnet dabei anschaulich den Beginn der Sättigungsmagnetisierung – eine zusätzliche Steigerung der magnetischen Feldstärke H führt dann nur zu einer geringen Steigerung der magnetischen Flussdichte im Material, so wie im leeren Raum. Im Bereich des Ursprungs, wo keine magnetische Sättigung des Materials vorliegt, ist dagegen eine sehr starke Änderung der magnetischen Flussdichte bei kleinen Änderungen der magnetischen Feldstärke gegeben. Dies wird durch die hohe magnetische Leitfähigkeit des verwendeten magnetischen Werkstoffes verursacht.

Werte

Anwendung

• Geophysik: Identifizierung von Materialien durch Ermittlung der spezifischen Curie-Temperatur, indem man die Abhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung von der Temperatur bestimmt.
• In technischen Anwendungen wie Transformatoren oder Elektromotoren ist die magnetische Sättigung des Kerns unerwünscht und führt zu einem massiven Abfall des Wirkungsgrades und der übertragenen Leistung. Um eine Sättigung zu vermeiden, müssen magnetische Kerne in Transformatoren und Elektromotoren eine entsprechende Mindest-Querschnittsfläche aufweisen.