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Die Koerzitivkraft von Stahl und Eisen in ihrer Abhngigkeit von der Temperatur.

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514
4. B e Koehtdvkraft von StahL und Eiselz 496
Bhrer AbhUmg4gke6t u r n der Temperatar;
von R. Sws.
Ktirzlich habe ich 1) die Temperatwabhiingigkeit der
Koerzitivkraft des Nickels in weitem Tempersturbereich,
ngmlich von der Siedetemperatur der fliissigen Luft bis Zuni
Versohwinden des Ferromagnetismus, dem sogenannten Curie schen Punkte, studiert.
Jetzt sollen nnologe Messungen an einem Magnetstah]*)
tler Firma Heinrich Remy in Hagen i. W., sowie an weicheni
Eisen mitgeteilt werden.
uber die Versuchsanordnung ist kaurn etwas hinzuzufugen, da sie die gleiche ist wie bei der friiheren Arbeit.
Da aber der Ferromagnetismus von Eisen und Stahl bis
nahezu 800° C reioht, so koniite ich die friiher benutzten.
von mir konstruierten ofen aus Glasrohr mit Konstantantlrahtwicklung nicht mehr gebrauchen, sondern lieB mir zwei
Ofen init Platindraht von der Firma Heraeus in l%naii a. M.
bwen.
Ferner muBte fiir Temperaturen, die 350° C uberstiegen,
itnstatt des bei tieferen Temperaturen angewandten KupferKonstantan-Thermoelementes ein von der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt geeichtes Platin-Platinrhodium-Element
bcnutzt werden.
Beide mir von Heraeus gelieferten Ofen zeigten in der
Mitte keine raumlich konstante Temperatur, sondern einen
Temperaturabfall nach der einen Seite hin. Diese Ungleichfcjrmigkeit blieb auch noch zum Teil bestehen, wenn der Stshlstab sich im Innern befand.
Deshalb wurrlc bei den Messungen mit Stahl die Kurve
1) R. G a n s , Ann. d. Phys. (4) 42. p. 1065. 1913; Phpik. Zcitachr.
14. p. 831. 1913.
'3) F'gl. R. Gans, Physik. Zeitschr. 16. p. 96. 1913.
Die Koerzitivkraft von
von Stah1
Stah1 und
und Eisen
Eisen usw.
usw.
5155
51
einmal bestimmt, indem das Thermoelement sich am kaltereii
Ende befand, das andere Mal, wahrend es das wtirmere Stabende b e r ~ r t e . Die ersteren sind in der Tabelle und in der
Fig. 1 durch ein X, letztere durch cin
beseichnet.
Sodann habe ich, urn sicherer zu gehen, den Stahlstab
mit einem kupfernen Hohlsylinder umgeben, in den der Stahlstab gerade hineinpaBte, damit die vorhandenen Temperaturdifferensen besser ausgeglichen wiirden ; habe jedoch der Vorsicht halber auch wieder die Temperaturen an beiden Stabenden festgestellt. Ein
bedeutet die Messmgen der Temperatur an dem heiBeren, ein o die an dem k8lteren Ende.
Bei den spater angestellten Beobachtungen an weichem
Eisen wurde direkt mit Kupferhohlzylinder, jedoch wiederum
an beiden Seiten, gemessen.
Zuerst habe ich die Koerzitivkraft eines Mignetstahls
beobachtet, da sie wesentlich groBer als die des weichen Eisens
ist, und infolgedessen die Messungen sich leichter gestalteten.
Die Resultate sind im folgenden tabellarisch und graphisch
mitgeteilt.
+
1. MagnetetbhL
Es ergitb sich
126
li6
230
800
.
j
+ ;
x
I
+ I
12Y85
12,20
11,68
11,OB
.:,, 507
538
'I 552
577
,
~
~
I
'
I
0
+
x
,
~
'
5,626
5,912
4,558
5,104
Bei tieferen Temperaturen wurde, wie friiher beim Nickel.
die Wirkung eines Pols des Versuchsstabes auf das Magnetometer benutst. Diese Methode ist nicht so exakt; sie ergeb,
wie die folgende Tabelle und die Kurve der Fig. 1 zeigt, durch33 *
R. Gans.
516
w g etwas tiefer liegende Werte der Koerzit,ivkraft. Deshalb
mird es erlaubt sein, die direkt beobachteten Werte durch
Nultiplikation mit dem wenig von 1 verschiedenen Faktor
1,025 so zu vergrofiern, da13 die Kurve fiir niedrige Temperaturen die stetige Fortsetzung der fur hohere Temperaturen
giiltigen wird. Die so errechneten Werte finden sich nebm
den beobachteten unter der Kolonne ,,Ckom.".
2.
f a r t i e f e r e Temperaturen.
I
Temp. Koerz.-Kraft
t
C in Gaul3
I
-.
.- .-
I
'lrorr*
I Teyp'I
Roere.-Kraft
C in Gau6
16,64
14,91
i
o
I 87,s
I
~
13,91
,
13,55
j
15,29
7S,5
I
13,90
13,27
13,06
,I
i
I
ckorr.
13,61
13,39
I
Fig. 1. &gnetstahl.
11. Weiohee Eisen.
Es ergab sich
_-
Temp.
t
I
I
Koerz.-graft
c ill GRUB
I)
2,444
2,362
2,283
2,005
1,837
1,696
1,531
1,484
;'
____
.
Temp.
Koerz-K raft
G in GauS
465
493
553
1,490
1,443
1,220
1,089
t
607
:I
643
656
670
I
721
. .. ..
1,009
0,838
0,712
0,736
-
Die I<oer,&vkraft von Stahl und Eisen
US‘LU.
517
C
1-
24
2.2
-
2.0
-
1.8 -
1.4 1.2 1.6
10.
0.8
-
06
-
02 -
04
““‘-2;O-Ilk
0
Id0
260 360 .Id0
5;o
sbo 7bo &
-r
Fig. 3. Nickel.
Funktion der Temperatur ist, unabhangig von der Vorgeschichte,
wenigstens nachdem das Material durch vorherige Erwarmung
suf ca. 800° einmal gegltht war.
Vergleichen wir die fiir Stahl und Eisen gewonnenen
Kurven mit der friiher fiir Nickel erhaltenen P g . S), so
R. Gans.
615
fiillt der zwischen 4000 und 500° C gelegene Haltepunkt, in
die Augen.
Dieser Haltepunkt ist derselbe, den Ash w0rt.h l) durch
die Remanenz des Eisens festgest.ellt hat, bei dem nach Mor],is: 2) sich eine Unstetigkeit in der Permeabilitiit bemerkbar
inacht, bei dem nach R o b e r t s - A u ~ t e n ~eine
)
Warmrc!ntwicklnng a u f t d t , und bei dem die elektrische Leit,fa.higktit
des Eisens eine Anomalie ~ e i g t . ~ )
Bei 7740 verschwindet, ria,cli W-eiss urid Foex5) dc.1: Ferrumagnetisrnus des Eisens und Sta,hls, nnd sorriit, auch die Koerzitivkraft .
Bei tiefen Tempera,turen verhalten Rich Nickel und weiches
Eisen sehr ahnlich, wahrend beim Magnetsiahl, 0ffenba.r infolge
cler Beimengungen, die das Eisen cnt.ha,lt.,noch keine Tendenz
t h e s Konstantwerdens der Koerzitivkraft' zu erkemen ist .
Fiir Nickel lieB sich die Koerzit,ivkraft C a.ls Funkt.ion
der absolut.en Temperat,iir T sehr gut, durcli da,s Forinelsystem
darstellen, wo
L ( z )= ctgh z -!Ll
p:
(3)
bedentet, linter Co die Koerzit,ivkraft in1 absoluten Nullpunkt,
iint.er 0 die Curiesche Teniperat,ur verstanden (vgl. die zit.iert,e
Annalenarbeit, p. 1077). Dic Ubereinstimmung erkennt man
aus der fiir Nickel gelt,enden Fig. 4, die mit C, = 29,40 und
0 = 27S0 5600 = 6890 lronstruiert ist.
So einfach kiinnen natiirlich die Vrrhaltnisse fiir weiches
Eisen nicht liegen, wie sich aus dcr Exist,enz des Haltepunktes
schon ergibt. Konst,ruiert man aber in demselben Koordinatensystem zwei Kurven nach Gleichung (1) bis (S), h i d e mit
+
..
1) J. H. Ashworth, Phil. Mag. (6) 23. p. 36. 191.2.
2) D. K. Morris, Phil. Mag. 44. p. 213. 1897 (mir unzugiinglich).
3) R o b e r t s - A u s t e n , -4lloys Resrarch Comm. 5th Report, (iiiir
unzugiinglich).
4) A. A. Somerville., Physical Review 31. p. 274. 1910.
6) P. W e i s s und G . FoSx, Arch. drs sciences phyfi. e t nat. (4) 81.
1911, Sepamtabdruck p. 23.
Die Koerzitivkraft vim Stahl u?d Eisen usw.
519
demselben C, = 2,468, aber mit den vriwhirdrncn charak teristischen Temperaturen 0,= 929 und 0,= 1063, so erhalt
m n die in Fig. 5 wiedergegebenen Verlsuf. Die Iireise stellen
die beobnchteten Punkte dar.
Fig. 4. Nickel.
Fig. 5.
0 = 633
8,=
929
@* = 1063
Darnach *re Eisen ein Korper, der unter 400, C eine
Curiesche Ternperatur 0,= 929 hat, uber 600° C aber durch
die Curiesche Temperatur 0,= 1063 charakterisiert ist und
zwischen 400° und 500° C sich aus den1 (.inen Zustand in
den anderrn umwnndelt.
520 R. Gans. Die Koerzitickraft von Stahl und Eisen usw.
Nach der Weissschen Theorie l) sind die magnetisclirn
Momente p der Elementarmagnete den Wurzeln aus den betreffenden Curieschen Temperaturen proportional; es miiWte
a.lso nach unseren Beobachtungen
sein.
Da aber nach den Messungen von K a m e r l i n g h Onnes
und Weiss 2) die Elementarmagnete des Eisens bei tiefen
Temperaturen aus 11 Magnetonen - in der Weissschen Ausdrucksweise - bestehen, so wiirde bei Temperaturen, die
hoher als 5000 C sind, der Elementarmagnet 11 1,070 = 11,77
Magnetonen besitzen, was genahert gleich 12 Magnetonen ist.
Aus Messungen oberhalb 8000 C geht aber hervor, daB
der Elementarmagnet dort in der Tat 12 Magnetonen hat.8)
Somit ware der von uns beohachtete Haltepunkt dadurch
gelcennzeichnet, daB dort die 11 Magnetonen enthaltenden
Elementarmagnete sich revrrsibel in solche von 12 Mngnetonen umwandeln.
Diese letz ten niagne tonenth ewetischen SchluBf olgerungen
inochte ich aber nur mit aller Reserve ausgesprochen haben,
da, es erw~inscht ist, erst mehr Beobachtungsmaterial zu
sammeln, auf das sich diese Schldsse sicherer griinden kiinnten.
L a P l a t a , Instituto de fisioa, 15. Mai 1915.
.-
-
1) P. Weiss, Arch. des sciences phyr. rt nat. (4) 81. Mai 1911, 8 4
Formel (10).
2) P. Weiss und H. Kamerlingh Onnes, Leiden Comm. Nr. 114
1910; Journ. de phys. (4) 9. p. 555. 1910.
3) P. Weiss und G. FoCx, Arch. des sciences phys. et nat. (4) 81.
p. 4 u. 89. 1911; Journ. de phys. (5) 1. p. 275, 744, 805. - Renker.
Ziiricher Diss. 1913 (mir unzugiinglich). Vgl. die Zusammenstellung der
Resultate bei P. Weiss, Revue gbnbrale des sciences 15. Jan. 1914, Separstabdruck, p. 21.
(Eingegangen 17. Juni 1915.)
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