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Magnetismus
Magnetism

Modul PH2033

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2018/9 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2018/9WS 2017/8WS 2016/7WS 2015/6WS 2014/5WS 2010/1

Basisdaten

PH2033 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 45 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2033 ist Matthias Althammer.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul gibt eine Einführung in die verschiedenen Arten des Magnetismus, vom Magnetismus nicht-wechselwirkender Atome hin zu korrelierten Elektronensystemen, sowie derer Nachweisverfahren. Nach einer fachlichen und historischen Motivation wird in die grundlegenden Zusammenhänge zwischen Magnetisierung, magnetischem Feld und Induktion, sowie die quantitative Beschreibung der Materialeigenschaften eingeführt. Es werden die unterschiedlichen Arten des Magnetismus isolierter Atome beschrieben und daraufhin der Einfluss der Kristallstruktur diskutiert. Des Weiteren werden die magnetischen Eigenschaften der freien Ladungsträger in einem Festkörper behandelt. Zusätzlich werden Kopplungsphänomene die zu kollektivem Verhalten der magnetischen Momente führen, sowie Magnetische Ordnungsstrukturen und Phasenübergänge besprochen.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

  1. Die grundlegenden Zusammenhänge zwischen magnetischem Feld und Materialeigenschaften zu bewerten,
  2. die magnetischen Eigenschaften isolierter Ionen und Atome zu bewerten,
  3. den Einfluss der umgebenden Kristallstruktur auf die Eigenschaften der magnetischen Ionen zu verstehen,
  4. die magnetischen Eigenschaften freier Elektronen im Festkörper zu analysieren,
  5. die verschiedenen Kopplungsmechanismen zwischen magnetischen Momenten zu verstehen,
  6. Magnetische Ordnungsstrukturen und Phasenübergänge zu verstehen und
  7. Experimentelle Methoden zum Nachweis magnetischer Phänomene zu bennenen.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Magnetism Althammer, M. Mi, 16:00–18:00, PH HS2
UE 1 Exercise to Magnetism Althammer, M. Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lerninhalte präsentiert, dabei werden insbesondere mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die universellen Konzepte im Bereich Magnetismus aufgezeigt. In wissenschaftlichen Diskussionen werden die Studierenden mit einbezogen und das eigene analytisch-physikalische Denkvermögen gefördert.

In der Übung werden anhand von Problembeispielen und Simulationen basierend auf physikalischen Modellen die Lerninhalte vertieft und eingeübt, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können.

Medienformen

Vortrag, Beamerpräsentation, Präsentationsunterlagen, Übungen in Einzel- und Gruppenarbeit, Diskussionen, begleitende Internetseite, ergänzende Literatur (Bücher und Online)

Literatur

Standard-Lehrbücher zu Magnetismus, zum Beispiel:

  • Neil W. Ashcroft & N. David Mermin: Solid State Physics (Harcourt Brace College Publishers, 1976),
  • Stephen Blundell: Magnetism in Condensed Matter, (Oxford University Press, 2001),
  • Konrad Kopitzki: Einführung in die Festkörperphysik, (Teubner,1993),
  • A.H. Morrish: The physical principles of magnetism, (IEEE Press, 2001),
  • Robert C. O'Handley: Modern magnetic materials - principles and applications, (Wiley, 2000),
  • Nicola Spaldin: Magnetic Materials - Fundamentals and Device Applications (Cambridge University Press, 2003),
  • Amikan Aharoni: Introduction to the Theory of Ferromagnetism(Oxford University Press, 2000),
  • W. Nolting: Quantentheorie des Magnetismus I+II (Teubner, 1997),
  • Kei Yosida: Theory of Magnetism (Springer, 1998)
  • Michael Coey: Magnetism and Magnetic Materials (Cambridge University Press, 2009)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und Formeln überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Wie lassen sich ferromagnetische, ferrimagnetische und antiferromagnetische Stoffe anhand ihrer magnetischen Suszeptibilität unterscheiden?
  • Wie lassen sich Materialien in den magnetischen Eigenschaften klassifizieren und welche Experimente sind dazu notwendig?
  • Wie lassen sich homogene Magnetfelder erzeugen?

Während der Prüfung sind keine Hilfsmittel erlaubt.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

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