Μαγνητική ανύψωση - τι είναι και πώς είναι δυνατόν

Η λέξη "αδελφότητα" προέρχεται από το αγγλικό "levitate" - να ανέβει, να ανέβει στον αέρα. Δηλαδή, η αδελφότητα είναι η υπερπήδηση από το αντικείμενο της βαρύτητας όταν φεύγει και δεν αγγίζει το στήριγμα, χωρίς να σπρώχνει μακριά από τον αέρα, χωρίς να χρησιμοποιεί προωθητήρα με τζετ. Από την άποψη της φυσικής, η αδελφότητα είναι μια σταθερή θέση ενός αντικειμένου σε ένα βαρυτικό πεδίο, όταν αντισταθμίζεται η βαρύτητα και λαμβάνει χώρα μια δύναμη αποκατάστασης, η οποία παρέχει στο αντικείμενο σταθερότητα στο χώρο.

Ειδικότερα, η μαγνητική διεύρυνση είναι η τεχνολογία ανύψωσης ενός αντικειμένου χρησιμοποιώντας ένα μαγνητικό πεδίο, όταν χρησιμοποιείται μαγνητική δράση στο αντικείμενο για να αντισταθμίσει την επιτάχυνση της βαρύτητας ή οποιαδήποτε άλλη επιτάχυνση. Πρόκειται για την μαγνητική αφαίρεση που θα συζητηθεί σε αυτό το άρθρο.

Η μαγνητική συγκράτηση ενός αντικειμένου σε κατάσταση σταθερής ισορροπίας μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Κάθε μία από τις μεθόδους έχει τις δικές της ιδιαιτερότητες, και οι ισχυρισμοί μπορούν να γίνουν σε κάθε έναν, όπως "αυτό δεν είναι πραγματική διδασκαλία!", Και έτσι θα είναι πραγματικά. Η αληθινή διείσδυση στην καθαρή του μορφή είναι ανέφικτη.

Έτσι, το θεώρημα Earnshaw αποδεικνύει ότι, χρησιμοποιώντας μόνο σιδηρομαγνήτες, είναι αδύνατο να συγκρατήσουμε σταθερά ένα αντικείμενο σε ένα πεδίο βαρύτητας. Παρόλα αυτά, με τη βοήθεια μηχανισμών σερβομηχανισμών, διαμαγνητικών, υπεραγωγών και συστημάτων φουσκωμένων ρευμάτων, είναι δυνατό να επιτευχθεί ομοιότης της διεύρυνσης όταν κάποιος μηχανισμός βοηθά το αντικείμενο να διατηρεί ισορροπία όταν ανασηκώνεται πάνω από το στήριγμα με μαγνητική δύναμη. Ωστόσο, πρώτα τα πράγματα πρώτα.

Ηλεκτρομαγνητική ανύψωση με σύστημα παρακολούθησης

Εφαρμόζοντας ένα κύκλωμα βασισμένο σε έναν ηλεκτρομαγνήτη και ένα ρελέ φωτογραφιών, μπορείτε να εξαναγκάσετε την αφαίρεση μικρών μεταλλικών αντικειμένων. Το αντικείμενο θα επιπλέει στον αέρα σε κάποια απόσταση από τον ηλεκτρομαγνήτη που είναι στερεωμένος στο ράφι. Ο ηλεκτρομαγνήτης λαμβάνει ισχύ, μέχρις ότου το φωτοκύτταρο που είναι τοποθετημένο στη σχάρα κρύβεται από ένα αντικείμενο που εκτοξεύεται, μέχρι να φτάσει αρκετό φως από μια σταθερή πηγή ελέγχου, πράγμα που σημαίνει ότι το αντικείμενο πρέπει να τραβηχτεί.

Όταν το αντικείμενο είναι επαρκώς ανυψωμένο, ο ηλεκτρομαγνήτης σβήνει, επειδή αυτή τη στιγμή η σκιά από το αντικείμενο μετακινείται στο χώρο πέφτει στο φωτοκύτταρο, εμποδίζοντας το φως της πηγής. Το αντικείμενο αρχίζει να πέφτει, αλλά δεν έχει χρόνο να πέσει, καθώς ο ηλεκτρομαγνήτης ενεργοποιείται ξανά. Έτσι, προσαρμόζοντας την ευαισθησία του ρελαί φωτογραφιών, μπορείτε να επιτύχετε ένα αποτέλεσμα στο οποίο το αντικείμενο θα κολλήσει με κάποιο τρόπο σε ένα μέρος στον αέρα.

Στην πραγματικότητα, το αντικείμενο πέφτει συνεχώς, και πάλι ελαφρά ανυψωμένο από το ηλεκτρομαγνητικό. Αποδεικνύεται η ψευδαίσθηση της αδελφότητας. Αυτή η αρχή βασίζεται στο έργο των "αιωρούμενων σφαιρών" - μάλλον ασυνήθιστων αναμνηστικών, όπου μια μαγνητική πλάκα συνδέεται με τον πλανήτη, με τον οποίο αλληλεπιδρά ένας ηλεκτρομαγνήτης, κρυμμένος σε ένα περίπτερο.

Διαμαγνητική αφέλεια

Το μόλυβδο γραφίτη από ένα απλό μολύβι είναι ένα διαμάντι, δηλαδή μια ουσία μαγνητισμένη σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, το μαγνητικό πεδίο μετατοπίζεται πλήρως από το υλικό του διαμαντιού, για παράδειγμα, το μόλυβδο γραφίτη έχει υψηλή μαγνητική ευαισθησία και αρχίζει να ανεβαίνει πάνω από μαγνήτες νεοδυμίου ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.

Για τη σταθερότητα του αποτελέσματος, οι μαγνήτες θα πρέπει να είναι κλιμακωτές (πόλοι μαγνητών), τότε η ράβδος γραφίτη δεν θα γλιστρήσει έξω από τη "μαγνητική παγίδα" και θα αφηγηθεί.

Ένας μαγνήτης σπανίων γαιών με επαγωγή μόνο 1 Τ μπορεί να κρεμάσει ανάμεσα στις πλάκες βισμούθου και σε ένα μαγνητικό πεδίο με επαγωγή 11 Τ, η «αφαίρεση» ενός μικρού μαγνήτη νεοδυμίου μπορεί να σταθεροποιηθεί μεταξύ των δακτύλων, αφού τα ανθρώπινα χέρια είναι ένα διαμάντι όπως το νερό.

Μια αρκετά διαδεδομένη εμπειρία με έναν αιωρούμενο βάτραχο είναι γνωστή. Το ζώο τοποθετείται προσεκτικά πάνω από έναν μαγνήτη, ο οποίος δημιουργεί μια μαγνητική επαγωγή μεγαλύτερη από 16 Τ, και ο βάτραχος, που επιδεικνύει διαμαγνητικές ιδιότητες, στην πραγματικότητα κρέμεται στον αέρα σε μικρή απόσταση από τον μαγνήτη.

Άνοδος μαγνήτη πάνω από υπεραγωγό (αποτέλεσμα Meissner)

Η πλάκα του υττρίου-βαρίου-οξειδίου του χαλκού ψύχεται στη θερμοκρασία του υγρού αζώτου. Υπό αυτές τις συνθήκες, η πλάκα γίνεται υπεραγωγός. Εάν τοποθετήσετε τώρα έναν μαγνήτη νεοδυμίου σε μια βάση πάνω από την πλάκα και, στη συνέχεια, τραβήξτε έξω τη βάση από κάτω από το μαγνήτη, τότε ο μαγνήτης θα κρεμάσει στον αέρα - θα αφηγηθεί.

Ακόμα και μια μικρή μαγνητική επαγωγή της τάξης του 1 mT είναι αρκετή για να τοποθετηθεί ο μαγνήτης στην πλάκα, για να αυξηθεί μερικά χιλιοστά πάνω από το ψυγμένο υπεραγωγό υψηλής θερμοκρασίας. Όσο υψηλότερη είναι η επαγωγή του μαγνήτη, τόσο υψηλότερη θα αυξηθεί.

Το σημείο εδώ είναι ότι μία από τις ιδιότητες ενός υπεραγωγού είναι η απομάκρυνση του μαγνητικού πεδίου από την υπεραγώγιμη φάση και ο μαγνήτης, απωθημένος από αυτό το μαγνητικό πεδίο της αντίθετης κατεύθυνσης, επιπλέει και συνεχίζει να ανεβαίνει πάνω από τον ψυχρό υπεραγωγό έως ότου εγκαταλείψει την υπεραγώγιμη κατάσταση.

Ελαφρύ τρέξιμο

Τα ορνιθοειδή ρεύματα (ρεύματα Foucault) που προκαλούνται από εναλλασσόμενα μαγνητικά πεδία σε μαζικούς αγωγούς είναι επίσης σε θέση να κρατούν τα αντικείμενα σε κατάσταση αιωρήσεως. Για παράδειγμα, ένα πηνίο εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να αφεθεί πάνω από ένα κλειστό δακτύλιο αλουμινίου και ένας δίσκος αλουμινίου θα αιωρείται πάνω από ένα πηνίο εναλλασσόμενου ρεύματος.

Η εξήγηση είναι ότι: σύμφωνα με το νόμο του Lenz, το ρεύμα που προκαλείται στο δίσκο ή στον δακτύλιο θα δημιουργήσει ένα τέτοιο μαγνητικό πεδίο που η κατεύθυνσή του θα εμποδίσει την αιτία του, δηλ. Σε κάθε περίοδο εναλλασσόμενων ρευμάτων στον επαγωγέα, ένα μαγνητικό πεδίο της αντίθετης κατεύθυνσης θα προκληθεί στον μαζικό αγωγό . Έτσι, ένας μαζικός αγωγός ή πηνίο κατάλληλου σχήματος μπορεί να αφεθεί όλο το χρόνο, ενώ το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι ενεργοποιημένο.

Ένας παρόμοιος μηχανισμός συγκράτησης εμφανίζεται όταν μαγνήτης νεοδυμίου πτώση μέσα σε έναν αγωγό χαλκού - το μαγνητικό πεδίο των επαγόμενων φούσκων ρεύματος κατευθύνεται απέναντι από το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη.