Chapitre 1 Magnétisme - La lévitation magnétique sans électricité
Léviter graphite pyrolytique
Il y a quelques matériaux qui sont plus diamagnétique que le bismuth. Ceux-ci comprennent (qui superconducteurs à ce moment exigent des températures cryogéniques au travail) et des matériaux similaires qui présentent « diamagnetism géant » (également à des températures très basses).
Mais il y a une matière qui est plus diamagnétique de bismuth à la température ambiante, au moins dans une direction. Ce matériau est appelé graphite pyrolytique.
graphite pyrolytique est un matériau synthétique, réalisé par un procédé appelé dépôt chimique en phase vapeur.
Le graphite fabriqué de cette façon est très fortement ordonnée, et les couches de forme atomes de carbone comme un cristal de feuilles hexagonales. Ces fiches se trouvent sur le dessus les uns des autres comme des feuilles de mica. Vous pouvez séparer les couches avec un couteau bien aiguisé pour fabriquer des feuilles plus minces.
graphite pyrolytique est plus diamagnétique de bismuth, mais seulement dans la direction perpendiculaire aux feuilles de carbone. Dans d'autres directions, il est encore diamagnétique, mais pas aussi bon que le bismuth.
La densité du graphite pyrolytique est inférieur à celui du bismuth, (la densité est de 2,1), il est assez léger pour léviter au-dessus d'un aimant suffisamment puissant. Un gros morceau sera encore trop lourd, car la matière au-dessus d'environ un demi de millimètre ne contribue pas beaucoup à l'ascenseur. Mais si la pièce est assez mince, il suffit de glisser tout de suite d'un aimant puissant, et refuse de rester assis là-dessus.
Avec un morceau d'un demi-millimètre d'épaisseur, en utilisant superaimants-bore néodyme-fer, vous pouvez voir des photos que la pièce est en lévitation d'environ un millimètre au-dessus des aimants.
Pour la plaque de graphite pyrolytique rester assis au-dessus de l'aimant, nous avons besoin d'un moyen de forcer vers le centre.
Nous pouvons le faire en utilisant quatre aimants. Les pôles des aimants poussent sur le matériau diamagnétique plus fortement que d'autres parties de l'aimant. Avec quatre aimants, les quatre bords du carré de graphite pyrolytique sera poussé à l'écart des quatre pôles. Si la place est légèrement inférieure à la moitié de la largeur des quatre aimants (un peu plus petit que l'un aimant), alors nous pouvons le placer dans le centre, et il sera poussé au milieu et séjour.
Étant donné que les matériaux diamagnétiques sont repoussés par deux pôles, on peut placer les aimants avec une alternance de pôles nord et sud, et ils vont rester bien les uns aux autres. J'aime asseoir tout le tableau sur un morceau de tôle, de sorte que les aimants restent en place.
Cet arrangement est discuté dans le détail sur notre atroce Message Board.
La plaque de graphite pyrolytique flotte au-dessus des aimants et des ressorts quand vous poussez vers le bas avec un doigt.
Cliquez sur l'image pour l'animation
Etant donné que le graphite pyrolytique est un peu plus diamagnétique que le bismuth, il est un excellent substitut pour le bismuth dans le projet aimant de lévitation.
Ci-dessous est un tableau d'un aimant de filage entre deux morceaux de graphite pyrolytique, séparés par un petit morceau de bois. Le gros aimant au-dessus n'apparaît pas, mais cela est le même dispositif que nous avons construit plus tôt en utilisant du bismuth.
Cliquez sur l'image pour l'animation
Le graphite pyrolytique est pas facile à trouver. Le magasin local de matériel ne sera pas le porter dans un proche avenir. Mais nous portons dans notre catalogue. en morceaux juste la bonne taille pour le projet aimant de lévitation.
Ces pièces sont de 16 millimètres de large, 32 mm de long et entre un demi-millimètre à un millimètre d'épaisseur. Divisé en feuilles minces, puis coupé en deux avec un couteau bien aiguisé pour faire des carrés de 16 millimètres, ils sont parfaits pour léviter au-dessus de quatre aimants.
Le couteau doit être très mince, il divise le graphite proprement, sans le casser. Une lame de rasoir ou un couteau fonctionneraient mieux que la petite lame de mon couteau suisse, mais fonctionne le couteau si vous êtes très prudent et pratiqué à elle.
Placez la lame soigneusement au milieu du bord du graphite. Poussez doucement la lame avec un léger mouvement de bascule. Le graphite fera un joli son propre car il commence à diviser.
Parfois, vous obtiendrez une pièce mince et un morceau plus épais après sont divisés. Vous pouvez souvent diviser à nouveau la pièce plus épaisse, vous donnant trois morceaux. Si vous êtes très habile, vous pouvez obtenir quatre morceaux, mais vous casserez quelques acquérir cette compétence.
Le graphite épais est trop lourd pour flotter sur les aimants. Les belles feuilles minces vous diviser en flotteront, et les plus fines flottent plus haut.
Commandez super-aimants et graphite pyrolytique ici.