Anzeige
1 Monat GRATIS testen, danach für nur 9,90€/Monat!
Startseite »

Was Trafos brummen lässt

Astronomie|Physik Technik|Digitales

Was Trafos brummen lässt
Ein sanftes Brummen erschallt von zahlreichen Geräten, in denen Transformatoren den 230 Volt-Wechselstrom aus der Steckdose in niedrigere Spannungen umwandeln. Schweizer Physiker gingen nun der Ursache dieses Brummens auf atomarer Ebene auf den Grund: Ursache ist ein Pulsieren des Eisenkerns im Trafo, der sich unter den ständigen Richtungsänderungen eines induzierten Magnetfeldes leicht zusammenzieht und wieder ausdehnt. Die spektroskopisch genauen Beobachtungen dieses Verhaltens beschreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Physical Review Letters“ .

Bei einer typischen Wechselstromfrequenz von 60 Hertz wird 120 mal pro Sekunde ein neues Magnetfeld im Eisenkern aufgebaut. Da magnetisierte Ionen danach streben, näher zusammenrücken, schrumpfen die Eisenkerne. Bei einem Kern mit einem Meter Durchmesser macht das zwar gerade mal ein Millionstel Meter aus. Genau dieses permanente Umordnen auf atomaren Niveau macht sich aber durch das konstante Brummen bemerkbar. Dieses Schrumpfen, Magnetostriktion genannt, konnten die Forscher von der Universität Bern und der Technischen Hochschule Zürich mit beschleunigten Neutronen sichtbar machen. Allerdings wählten die Physiker als Testmaterial Mangan statt Eisen, da bei diesem Element der Effekt stärker auftritt.

Unmagnetisiert ordnen sich die Mangan-Atome innerhalb einer Kristallstruktur in einer geraden Linie an. Wirkt jedoch ein Magnetfeld, formieren sich immer je zwei Manganatome zu isolierten Paaren zusammen. Dabei nehmen sie weniger Platz ein und folglich schrumpt ein Manganblock aus Abermilliarden von Atomen um ein winziges Stück. Wechselt das Magnetfeld, ändert sich parallel die Anordnung der Atome. Dieses Pulsieren überträgt sich als Schallwelle auf die Luft und wird entsprechend der Wechselfrequenz mit einem tiefen 120-Hertz-Ton hörbar.

Da auch unser Planet im Grunde ein riesiger Magnet ist, wirkt auch hier die Magnetostriktion. Doch das Magnetfeld ist permanent und lässt dadurch den Erddurchmesser um rund zehn Zentimeter schrumpfen. Ließe sich dieses Magnetfeld abschalten, würde sich die Erde um diesen Wert ausdehnen. Dabei würde rein rechnerisch die Oberfläche um etwa zehn Quadratkilometer anwachsen.

Jan Oliver Löfken
Anzeige
Anzeige

Wissenschaftsjournalist Tim Schröder im Gespräch mit Forscherinnen und Forschern zu Fragen, die uns bewegen:

  • Wie kann die Wissenschaft helfen, die Herausforderungen unserer Zeit zu meistern?
  • Was werden die nächsten großen Innovationen?
  • Was gibt es auf der Erde und im Universum noch zu entdecken?

Hören Sie hier die aktuelle Episode:

Dossiers
Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Zi|ther  〈f. 21; Mus.〉 Saiteninstrument mit flachem, seitlich bauchigem Schallkörper u. fünf Melodiesaiten, die mit dem rechten Daumen, sowie daneben 24–42 unveränderl. Begleitsaiten, die mit dem rechten Zeige–, Mittel– u. Ringfinger gezupft werden [<lat. cithara … mehr

Grün|ling  〈m. 1〉 1 〈Zool.〉 = Grünfink 2 〈Bot.〉 olivbrauner Blätterpilz: Tricholoma flavovirens … mehr

MINT  〈Abk. für〉 Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik (als Schul– und Studienfächer) ● die Förderung der ~–Fächer an den Schulen verstärken

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige
Anzeige