Chapitre 1 Magnétisme - Interrompre un aimant à la mi-air
Un aimant en l'air.
Flottant dans l'air entre deux plaques de métal, un petit aimant bobs et tourne dans le vent de la respiration de l'observateur.
Pas de piles sont utilisées, pas électroaimants, pas de matériaux supraconducteurs surfusion, quelques-uns faciles à obtenir des matériaux dans les magasins locaux.
Liste de courses
Le coeur de l'appareil sont les plaques de bismuth. Ce sont ce qui rend la suspension magnétique possible.
Nous avons obtenu certains et offrir de petites quantités dans notre catalogue.
Bismuth est également utilisé dans certains leurres de pêche en remplacement pour le plomb.
Ce jouet utilise du bismuth en raison de ses propriétés magnétiques particulières. [Ne pas oublier de lire la page suivante, où nous faisons le même projet avec une autre substance appelée graphite pyrolytique.]
La fonte et la coulée du bismuth
La première étape dans l'assemblage de la lévitation consiste à faire fondre le bismuth et le verser dans un moule pour que les deux plaques de suspension. Le moule est le fond d'un bicarbonate d'aluminium peut, qui a une fossette commode qui est sur la bonne taille.
Vous pouvez utiliser d'autres moules si vous le souhaitez, comme des moules à muffins en aluminium, mais rappelez-vous qu'ils ne seront pas adaptés à leurs utilisations normales par la suite. Ne pas utiliser quelque chose le cuisinier pense est précieux.
Placez une cuillerée à soupe de grenaille de bismuth dans la cuillère pas cher acheté à cet effet (ne pas utiliser une cuillère préférée du cuisinier).
Faire chauffer la balle dans la cuillère sur une torche à propane poêle ou jusqu'à ce qu'il fonde. Un peu de fil de cintre peut être utilisé à ce stade pour ratisser le laitier (oxydes de bismuth) hors de la partie supérieure du métal fondu et sur le côté de la cuillère.
Ensuite, déplacez avec précaution la cuillère sur l'aluminium à l'envers peut, et verser le métal dans le creux dans le fond de la boîte.
Laissez refroidir le métal jusqu'à ce qu'il durcisse, et la boîte est assez cool pour tenir. Seulement après que le métal est complètement solide peut être tenue sous l'eau courante et fouillait hors du moule.
Utilisez le papier de verre ou une lime en métal pour rendre la surface supérieure et inférieure du métal agréable et plat.
Faire un autre disque de bismuth comme le premier.
Construire la structure de support
Percer un trou de 1/4 de pouce à une extrémité de la 2 5 pouces par bloc de pouce, environ 3/4 de pouce à partir du bord. Cette acceptera la tige en laiton.
Coller le 6 pouces 2 par deux blocs de support à la base.
Coller le 2 5 par bloc à la partie supérieure du bloc de support, en laissant l'extrémité avec le trou libre.
Laisser sécher la colle. Si vous êtes très ménageons avec la colle, en utilisant seulement une couche très mince, le séchage ne prendra que quelques minutes. J'utilise la colle de bois Titebond.
Montage de la pile d'aimants
Insérer la tige de laiton dans le trou dans le bloc de bois.
Visser un écrou sur la tige au-dessus et deux par en dessous.
Placer une rondelle sur la tige par le bas, suivi par les douze aimants, et une autre rondelle, l'écrou final.
Le dernier écrou doit être proche de l'extrémité de la tige. Serrez à la main afin de ne pas briser les aimants en céramique. Ne vous inquiétez pas encore à obtenir les deux écrous serrés autour du haut bloc de bois, puisque nous allons régler la hauteur du peu aimant.
Montage des plaques de bismuth
Le levitator est très sentitive trois choses: la distance entre les deux disques de bismuth, et la hauteur et la force de l'aimant au-dessus.
Les disques sont maintenus séparés par trois entretoises. Ceux-ci peuvent être fabriqués à partir de trois morceaux de grenaille de bismuth, bien que le bois ou le plastique fonctionnerait très bien.
L'espacement entre les disques devrait être très proche, ne laissant qu'un très petit espace pour l'aimant. Si la distance est trop loin, l'aimant sauter du bas vers le haut, ou tomber du haut vers le bas, au lieu de flotter entre les disques à la mi-air. Si les aimants sont très forts et loin, la distance entre les disques de bismuth peut être augmentée.
Utilisation de la résine époxy de 5 minutes, la colle les trois morceaux de tir sur le disque bismuth bas, aussi loin les uns des autres que possible, dans un triangle équilatéral.
Une fois que l'époxy a durci complètement (donner 10 minutes pour être sûr) commencer à déposer ou ponçage les sommets de la prise de vue, pour les faire juste assez grand de sorte que le petit aimant néodyme peut s'adapter avec seulement une petite pièce de rechange. Si vous empilez deux des petits aimants ensemble, ils devraient simplement s'adapter, toucher les deux plaques (un seul aimant sera effectivement utilisé).
Réglage des aimants pour la lévitation
Tenir le disque de bismuth haut dans une main, juste sous la pile d'aimants annulaires. Laissez le petit bâton aimant néodyme au fond du disque de bismuth, attirés par les aimants annulaires.
Si le petit aimant tombe sur le disque inférieur, abaisser l'ensemble d'aimant annulaire lentement en tournant la tige tout en maintenant l'écrou supérieur.
Si le petit aimant reste collé au disque supérieur, soulevez l'ensemble aimant annulaire en tournant la tige et tenant l'écrou supérieur.
À un moment donné en tournant la tige, l'aimant commencera à léviter entre les disques.
Le disque de lévitation est très sentitive à de légères variations de la hauteur de l'ensemble d'aimant en anneau. La tige doit être tourné très lentement pour faire des ajustements minuscules à la hauteur de l'aimant de néodyme.
Comment fait-elle cela?
Les disques de bismuth sont diamagnétiques. Cela signifie qu'ils poussent loin d'un aimant. Peu importe si le pôle nord de l'aimant ou le pôle sud est utilisé, le bismuth pousse toujours loin.
Le diamagnétisme est très faible, même en bismuth, qui a la plus forte diamagnétisme de tout métal. Ceci est la raison pour laquelle l'ajustement est si sensible.
Les aimants annulaires attirent le petit aimant néodyme avec exactement la bonne quantité de force pour lutter contre la gravité. Cependant, si les disques de bismuth ne sont pas là, le petit aimant sautait aux aimants en anneau, car comme il se rapproche, la force est plus forte.
Droit au point critique, où l'attraction magnétique contrecarre à peine la gravité, le diamagnétisme faible du bismuth est suffisant pour garder l'aimant de sauter aux aimants annulaires, ou tomber. L'aimant flotte ainsi, étant repoussé par les disques de bismuth supérieur et inférieur.
Dépannage
Le problème le plus courant dans la construction du dispositif est que l'aimant flottant soit coller à la plaque de bismuth supérieure ou coller à la plaque de bismuth en bas, mais jamais planer entre eux.
Cela se produit parce que les plaques sont trop éloignées pour la force de l'aimant supérieur. Vous pouvez mettre les plaques rapprochées, ou (mieux) faire l'aimant dessus plus fort en ajoutant des aimants, ou en utilisant des aimants plus puissants, ou les deux.
Plus les premiers aimants, plus ils peuvent être de l'aimant flottant et encore soulever. Comme l'aimant supérieur devient plus fort et plus loin de l'aimant flottant, la zone où l'aimant flottant peut être stabilisé augmente. Le champ magnétique est plus grand et se répand plus, et donc l'aimant flottant peut monter et descendre plus avant la force du champ change assez pour le faire voler ou tomber. Nous disons que le taux de variation du gradient de champ magnétique est plus faible si l'aimant supérieur est plus loin. Le gradient est à quel point la force des changements sur le terrain avec la distance.
Voici une image d'un modèle légèrement différent, je construit, où j'EMBEDDED fil de cuivre dans le bismuth avant de refroidir. Ceci est un peu plus difficile à régler que le premier modèle, étant donné que le fil de cuivre est élastique, mais cela fonctionne assez bien. L'aimant flottant est un minuscule plaqué or cube de bore-super aimant néodyme-fer, de sorte que les faces du cube attraper la lumière comme il tourne. (Ces documents sont disponibles dans notre catalogue.) Si vous cliquez sur l'image, vous pouvez le voir se déplacer dans la vidéo.
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