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Magnetismus (Diamagnetismus).

Eine andre Theorie des M., welche alle magnetischen Erscheinungen auf die Wirkungen elektrischer Ströme zurückführt, hat Ampère aufgestellt. Nachdem derselbe nämlich erkannt hatte, daß zwei Stromleiter sich anziehen oder abstoßen, je nachdem sie in gleicher oder entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen werden, und daß eine von Elektrizität durchströmte Drahtspirale (Solenoid) sich einem Magnet, der Erde oder einer zweiten durchströmten Spirale gegenüber ganz wie ein Magnetstab verhält, nahm er an, daß jedes Eisenmolekül unaufhörlich von einem kleinen Kreisstrom umflossen werde, von denen jeder nach den Gesetzen der Elektrodynamik (s. d.) einen kleinen Magnet darstellt, dessen Pole zu beiden Seiten des Kreisstroms in der Achse liegen, die man sich senkrecht durch die Mitte des Kreises gelegt denken kann. In einem unmagnetischen Eisenstab haben die Ebenen dieser Kreisströme die verschiedensten Lagen und heben deswegen ihre Wirkungen nach außen gegenseitig auf. Führt man nun einen elektrischen Strom um den Eisenstab, so richtet derselbe die Molekularströme gleichlaufend mit sich und folglich deren Achsen parallel zur Achse des Eisenstabes; der Stab ist jetzt magnetisch (zu einem Elektromagnet, s. d.) geworden und hat seinen Südpol nach der Seite gewendet, von welcher aus betrachtet sowohl der magnetisierende Strom als auch die Molekularströme des Eisens in der Richtung des Uhrzeigers kreisen. Während die Molekularströme des weichen Eisens nach Aufhören der magnetisierenden Ursache in ihre frühern Lagen zurückkehren, behaupten diejenigen des Stahls dauernd die ihnen einmal gegebene Richtung. Die Ströme, welche die innern Moleküle eines Magnets umkreisen, können nach außen keine bemerkbare magnetische Wirkung ausüben, weil in Bezug auf jeden solchen innern Kreisstrom alle benachbarten Ströme so laufen, daß sie die Wirkung desselben aufheben; vielmehr können nur die Ströme, welche die an dem Umfang des Stabes liegenden Moleküle umfließen, und zwar nur in den nach auswärts gewendeten Teilen ihrer Bahn die vom Stab ausgehende magnetische Wirkung verursachen. Diese Ströme kann man sich aber ersetzt denken durch geschlossene Ströme, welche den ganzen Stab rings umlaufen, und sonach wäre ein Magnetstab vergleichbar mit einer vom Strom durchlaufenen Drahtspirale. Das Gesetz der Pole erklärt sich alsdann aus dem Bestreben der Ströme in den beiden aufeinander wirkenden Magneten, sich parallel und gleichzurichten (Fig. 13). Ebenso wird eine Magnetnadel durch den elektrischen Strom abgelenkt, weil die sie umkreisenden Ströme sich parallel mit dem Strom im Leitungsdraht zu stellen suchen. Auch der Erdmagnetismus ist nach dieser Theorie nichts weiter als die Wirkung von elektrischen Strömen, welche die Erde in stets veränderlicher Richtung und Stärke, aber im allgemeinen von O. nach W. umkreisen. Die tägliche Periode der magnetischen Variationen scheint darauf hinzudeuten, daß diese Erdströme thermoelektrischen Ursprungs sind.

Diamagnetismus.

Bringt man ein Stäbchen von Wismut, welches, an einem Kokonfaden aufgehängt, horizontal schwebt, zwischen die Pole eines sehr kräftigen Elektromagnets (Fig. 14, von oben gesehen), so wird es von beiden Polen abgestoßen und stellt sich daher rechtwinkelig (a b) zur Verbindungslinie der beiden Pole (äquatorial), während ein Eisenstäbchen sich natürlich in die Verbindungslinie (N S) der beiden Pole (axial) gestellt hätte. In Bezug auf dieses Verhalten lassen sich alle Körper in zwei Gruppen teilen: die magnetischen (auch "paramagnetische" genannt) werden vom Magnet angezogen und stellen sich axial, die übrigen werden abgestoßen und stellen sich äquatorial; letztere wurden von Faraday, der diese Erscheinung entdeckte, diamagnetisch genannt. Außer Eisen, Nickel und Kobalt, deren magnetische Eigenschaften schon längst bekannt waren, erwiesen sich noch Mangan, Chrom, Cer, Titan, Palladium, Platin, Osmium sowie fast alle Eisenverbindungen als magnetisch, als diamagnetisch dagegen vorzüglich Wismut, sodann Antimon, Zink, Zinn, Blei, Silber, Kupfer, Gold etc. Um Flüssigkeiten zu prüfen, füllt man sie in dünnwandige Glasröhren, oder man stellt sie in einem Uhrglas über die sehr genäherten Pole eines starken Elektromagnets; im letztern Fall bilden sie unebene Oberflächen, und zwar häufen sich magnetische Flüssigkeiten über den Kanten der Pole an und bilden kleine Hügel, während diamagnetische Flüssigkeiten sich nach der axialen Richtung ausdehnen und nach der äquatorialen zusammenziehen; in der Mitte zwischen den beiden Polen bildet sich alsdann statt des frühern Bergrückens ein in der äquatorialen Richtung sich hinziehendes Thal. Kerzenflammen sind in höherm Grade diamagnetisch als die umgebende Luft; sie werden von den Magnetpolen abgestoßen und nehmen in äquatorialer Richtung eine verbreiterte Gestalt an. Die Gase sind diamagnetisch, Sauerstoffgas aber verhält sich gegen alle andern Gase magnetisch, d. h. es ist weniger diamagnetisch als sie. Wie Plücker zuerst gezeigt hat, üben die Kristallisationsverhältnisse auf die diamagnetischen Erscheinungen einen wesentlichen Einfluß aus. Eine parallel zur Kristallachse geschliffene Turmalinplatte stellt sich axial, wenn jene Achse senkrecht steht, dagegen äquatorial, wenn ihre Achse horizontal liegt. Aus Versuchen mit kristallisiertem Wismut ergab sich, daß die Hauptspaltungsebene sich äquatorial zu stellen strebt, so daß ein Stäbchen aus kristallisiertem Wismut, dessen Längsrichtung auf dieser Ebene senkrecht steht, sich axial stellt. Faraday nennt diese Richtung des kristallisierten Wismuts, welche sich axial zu stellen strebt, die Magnetkristallachse. Plücker bezeichnet als magnetische Kristallachsen solche durch die Kristallform bedingte feste Richtungen, nach welchen die magnetische oder diamagnetische Polarität unabhängig von der Lage der magnetisierenden Pole auftritt.

Weber erklärt den Diamagnetismus durch molekulare Ströme, welche aber nicht, wie diejenigen der

^[Abb.: Fig. 13. Erklärung des Magnetismus nach Ampère.]

^[Abb.: Fig. 14. Diamagnetismus.]