Магнетна левитација - шта је то и како је могуће

Реч "левитација" долази од енглеског "левитате" - лепршати, дизати се у ваздух. Односно, левитација је превазилажење објектом гравитације када лете и не додирују ослонац, без одбијања из ваздуха, без употребе млазног погона. Са гледишта физике, левитација је стабилан положај објекта у гравитационом пољу, када се гравитација компензује и постоји обнављајућа сила која објекту пружа стабилност у простору.

Посебно, магнетна левитација је технологија подизања предмета магнетним пољем, када се магнетно дејство на објект користи за компензацију убрзања гравитације или било којег другог убрзања. О магнетном левитацији ће бити речи у овом чланку.

Магнетно задржавање објекта у стању стабилне равнотеже може се реализовати на више начина. Свака од метода има своје особитости и за сваку се може захтијевати тврдња, попут „ово није стварна левитација!“, И заиста ће бити тако. Истинска левитација у свом чистом облику није достижна.

Дакле, теорема Еарнсхава доказује да је, користећи само феромагнет, немогуће стабилно држати предмет у гравитационом пољу. Али упркос томе, уз помоћ серво механизама, дијамагнетике, суперпроводника и система вртложних струја могуће је постићи привид левитације када неки механизам помогне објекту да одржи равнотежу када се магнетном силом подигне изнад потпорња. Међутим, прво ствари.

Електромагнетна левитација са системом праћења

Примјењујући круг заснован на електромагнету и фоторелеју, можете правити мале металне предмете. Предмет ће лебдјети у зраку на удаљености од електромагнета причвршћеног на сталак. Електромагнет прима снагу све док фотоцелију монтирану у сталак не заклони лепршави предмет, све док из њега не дође довољно светла из фиксног управљачког извора, што значи да се предмет мора извући.

Када је објект довољно подигнут, електромагнет се искључује јер у овом тренутку сенка из објекта помераног у простору пада на фотоћелију блокирајући светлост извора. Објекат почиње да пада, али нема времена да падне, јер се електромагнет поново укључује. Дакле, подешавањем осетљивости фото релеја можете постићи ефекат у којем ће објекат некако висити на једном месту у ваздуху.

У ствари, предмет непрестано пада, а затим га лагано подиже електромагнетским. Испада да је илузија левитације. Овај принцип заснован је на раду „левитирајућих глобуса“ - прилично необичних сувенира, при чему је на глобусу причвршћена магнетна плоча, с којом електромагнет, скривен у сталку, делује.

Дијагностичка левитација

Графитно олово из једноставне оловке је дијамагнет, односно супстанца која се магнетизује на спољно магнетно поље. Под одређеним условима, магнетно поље потпуно се измиче из материјала дијамагнета, на пример, графитно олово има велику магнетну осетљивост и почиње да лучи изнад неодим магнета чак и на собној температури.

За стабилност ефекта, магнети треба да се померају (магнетни полови), да графитна шипка неће исклизнути из „магнетне замке“ и да ће левитирати.

Менаџмент ретке земље са индукцијом од само 1 Т може да виси између бизмутних плоча, а у магнетном пољу са индукцијом од 11 Т, „левитација“ малог неодимијског магнета може се стабилизовати између прстију, јер су људске руке дијаманти, попут воде.

Познато је прилично раширено искуство са левитирајућом жабом. Животиња је пажљиво постављена преко магнета, који ствара магнетну индукцију већу од 16 Т, а жаба, показујући дијамагнетна својства, заправо се смрзава у ваздуху на малој удаљености од магнета.

Левитација магнета надпроводником (Меисснеров ефекат)

Итријум-баријум-бакар-оксидна плоча хлади се на температуру течног азота. Под тим условима, тањир постаје суперпроводник. Ако сада ставите неодим-магнет на постоље изнад плоче, а затим извадите постоље испод магнета, онда ће магнет висити у ваздуху - он ће левитирати.

Чак је и мала магнетна индукција реда 1 мТ довољна да се магнет, када се постави на плочу, уздиже неколико милиметара изнад охлађеног супер-проводника на високој температури. Што је већа индукција магнета, то ће се и он повећати.

Ствар је овде у томе што је једно од својстава суправодича избацивање магнетног поља из суправодљиве фазе, а магнет, полазећи од овог магнетног поља супротног смера, лебди горе и наставља да лебди изнад охлађеног суправодича, све док не изађе из стања суправодњег провођења.

Едди Цуррент Левитатион

Вртне струје (Фоуцаултове струје) индуковане наизменичним магнетним пољем у масивним проводницима такође су у стању да држе објекте у левитационом стању. На пример, калем за наизменичну струју може да лебди преко затвореног алуминијумског прстена, а алуминијумски диск ће лебдети изнад намотавања променљиве струје.

Објашњење је следеће: према Лензовом закону, струја индукована у диску или у прстену створиће такво магнетно поље да ће његов правац ометати његов узрок, односно да ће се у сваком периоду променљивих струјних осцилација у индуктору магнетно поље супротног смера индуцирати у масивном проводнику . Дакле, масивни проводник или завојница одговарајућег облика може левитати све време док је наизменична струја укључена.

Сличан механизам задржавања се дешава када неодим-магнет пад у бакарну цев - магнетно поље индукованих вртложних струја је усмерено супротно магнетном пољу магнета.