El efecto Barkhausen es el nombre que se le da al ruido en la salida magnética de un ferroimán cuando cambia la fuerza magnetizante que se le aplica. Descubierto por el físico alemán Heinrich Barkhausen en 1919, es causado por cambios rápidos de tamaño de los dominios magnéticos (átomos orientados magnéticamente de manera similar en materiales ferromagnéticos).
El trabajo de Barkhausen en acústica y magnetismo condujo al descubrimiento, que se convirtió en la principal pieza de evidencia experimental que respalda la teoría de dominio del ferromagnetismo propuesta en 1906 por Pierre-Ernest Weiss . El efecto Barkhausen es una serie de cambios repentinos en el tamaño y la orientación de dominios ferromagnéticos, o grupos microscópicos de imanes atómicos alineados ( espines ), que se produce durante un proceso continuo de magnetización o desmagnetización. El efecto Barkhausen ofreció evidencia directa de la existencia de dominios ferromagnéticos, que anteriormente se habían postulado teóricamente. Heinrich Barkhausen descubrió que un aumento lento y suave de un campo magnético aplicado a una pieza de material ferromagnético, como el hierro, hace que se magnetice, no de forma continua sino en pasos diminutos.
Cuando se cambia un campo magnetizante externo a través de una pieza de material ferromagnético , por ejemplo acercando o alejando un imán de una barra de hierro , la magnetización del material cambia en una serie de cambios discontinuos, provocando "saltos" en el flujo magnético a través de el hierro. Estos pueden detectarse enrollando una bobina de alambre alrededor de la barra, unida a un amplificador y un altavoz. Las transiciones repentinas en la magnetización del material producen pulsos de corriente en la bobina, que al amplificarse producen un sonido en el altavoz . Esto produce un sonido crepitante, que se ha comparado con el de un caramelo al abrirse, Rice Krispies o el sonido de un fuego de leña. Este sonido, descubierto por primera vez por el físico alemán Heinrich Barkhausen , se llama ruido de Barkhausen . Se pueden observar efectos similares aplicando únicamente tensiones mecánicas (por ejemplo, flexión) al material colocado en la bobina de detección.
Estos saltos de magnetización son causados por cambios discretos en el tamaño o la rotación de los dominios ferromagnéticos. Los dominios cambian de tamaño cuando las paredes del dominio se mueven dentro de la red cristalina en respuesta a cambios en el campo magnético, mediante el proceso de que los dipolos cerca de la pared cambian de espín para alinearse con los espines del dominio vecino. En una red cristalina perfecta, esto puede ser un proceso continuo, pero en cristales reales, los defectos locales en la red, como átomos de impurezas o dislocaciones en la estructura, forman barreras temporales al cambio de espín, lo que hace que la pared del dominio quede suspendida en la red. defecto. Cuando el cambio en el campo magnético se vuelve lo suficientemente fuerte como para superar la barrera de energía local en el defecto, hace que un grupo de átomos invierta su giro a la vez, mientras la pared del dominio "pasa" el defecto. Este cambio repentino en la magnetización provoca un cambio transitorio en el flujo magnético a través de la barra, que la bobina capta como un "clic" en el auricular.
La pérdida de energía debida a las paredes del dominio que se mueven a través de estos defectos es responsable de la curva de histéresis de los materiales ferromagnéticos. Los materiales ferromagnéticos con alta coercitividad a menudo tienen más de estos defectos, por lo que producen más ruido de Barkhausen para un cambio de flujo magnético determinado, mientras que los materiales con baja coercitividad, como las laminaciones de transformadores de acero al silicio, se procesan para eliminar defectos, por lo que producen poco ruido de Barkhausen. .
La cantidad de ruido de Barkhausen para un material determinado está relacionada con la cantidad de impurezas, dislocaciones de cristales , etc. y puede ser una buena indicación de las propiedades mecánicas de dicho material. Por lo tanto, el ruido de Barkhausen se puede utilizar como método de evaluación no destructiva de la degradación de las propiedades mecánicas en materiales magnéticos sometidos a tensiones mecánicas cíclicas (por ejemplo, en el transporte por tuberías ) o partículas de alta energía (por ejemplo, reactores nucleares ) o materiales como Aceros de alta resistencia que pueden sufrir daños por esmerilado. A la derecha se muestra un diagrama esquemático de una configuración sencilla y no destructiva para tal fin.
El ruido de Barkhausen también puede indicar daño físico en una estructura de película delgada debido a diversos procesos de nanofabricación , como el grabado con iones reactivos o el uso de una máquina fresadora de iones . [1]
El efecto Wiegand es una extensión macroscópica del efecto Barkhausen, [2] ya que el tratamiento especial del alambre Wiegand hace que el alambre actúe macroscópicamente como un único dominio magnético grande. Los numerosos pequeños dominios de alta coercitividad en la capa exterior del cable Wiegand cambian en una avalancha, generando el rápido cambio del campo magnético del efecto Wiegand.
