Barkhausen-Effekt

Bildquelle: https://ethw.org/Heinrich_Barkhausen

Der Barkhausen-Effekt wurde nach dem deutschen Physiker Heinrich Barkhausen (1881 – 1956) benannt. Der magnetische Barkhausen-Effekt, auch Barkhausensprünge oder Barkhausenrauschen besteht in diskontinuierlichen Änderungen der Magnetisierung von ferromagnetischen Werkstoffen in einem sich stetig ändernden magnetischen Feld. Legt man an einen ferromagnetischen Werkstoff ein äußeres magnetisches Feld an und erhöht langsam die magnetische Feldstärke dann steigt dessen Magnetisierung nicht stetig, sondern in kleinen Barkhausen-Sprüngen an.

Befindet sich der ferromagnetische Stoff innerhalb einer Spule, so wird immer genau bei diesen Sprüngen, die ja dann einhergehen mit einer sehr geringen Magnetfeldänderung innerhalb der Spule, eine Spannung induziert. Leitet man diese Spannung an einen Verstärker + Lautsprecher, so kann man diese Sprünge hörbar machen. Dies wies Heinrich Barkhausen 1917 erstmals elektroakustisch in Form eines Rauschens nach.

Ohne Magnet ist die Ausrichtung der Elementarmagnete in den sog. Weiß’schen Bezirken noch regellos:

Nähert man nun aber einen Magneten, so klappen die Elementarmagnete sukzessive um und richten sich zunehmend nach dem äußeren Magnetfeld aus:

Jedesmal wenn ein weiterer Bezirk umklappt, ändert sich geringfügig der magnetische Fluss innerhalb der Spule. Nach dem Faraday’schen Induktionsgesetz wird dann aber eine elektrische Spannung induziert:

Als ferromagnetischen Stoff verwende ich einen Weicheisenstab:

Um die geringen Spannungen hörbar zu machen, benötigt man einen Verstärker. Ich verwende ein kleines 2×3 Watt Modul:

Die Spule habe ich mit 0.3 mm Kupferlackdraht gewickelt und komme auf einen Widerstand von 83 Ohm. Bei einem Widerstand von 0.24 Ω pro Meter und einem Spulenradius von r = 1 cm ergibt dies etwa 5500 Windungen.

An den Verstärker habe ich einen kleinen Lautsprecher angeschlossen:

Nähert man einen Magneten der Spule mit den darin befindlichen Weicheisenstab, so ist deutlich ein Rauschen, eben das Barkhausen-Rauschen zu hören, Heureka…

Das Youtube-Video reiche ich noch nach…