Kapitel 1 Magnetism - Suspend einen Magneten in der Luft
Ein Magnet in der Luft schwebend.
Schwebend in der Luft schwebend zwischen zwei Metallplatten, ein winzigen Magneten Bob und dreht sich in dem Wind aus dem Atem des Betrachters.
Keine Batterien verwendet werden, keine Elektromagneten, keine kühlten supraleitenden Materialien, um nur einige einfache Materialien von lokalen Geschäften zu erhalten.
Einkaufsliste
Das Herz des Gerätes sind die Bismut-Platten. Diese sind, was die magnetische Aufhängung möglich zu machen.
Wir haben einige und bieten kleine Mengen in unserem Katalog erhalten.
Bismut ist auch in einigen Fischen lockt als Ersatz für Blei verwendet.
Dieses Spielzeug verwendet Wismut wegen seiner besonderen magnetischen Eigenschaften. [Vergessen Sie nicht, um die nächste Seite zu lesen, wo wir das gleiche Projekt mit einer anderen Substanz zu tun pyrolytischem Graphit genannt.]
Schmelzen und Gießen des Bismut
Der erste Schritt beim Zusammenbauen der Levitationsvorrichtung ist, das Wismut zu schmelzen und es in eine Form gießen, um die beide Aufhängeplatten zu machen. Die Form ist der Boden einer Aluminiumgetränkedose, die eine bequeme Grübchen hat, die über die richtige Größe hat.
Sie können auch andere Formen verwendet werden, wenn Sie, wie Aluminium Muffinzinn wollen, aber denken Sie daran, dass sie für ihren normalen Gebrauch danach nicht geeignet. Sie nicht etwas der Koch denkt verwenden ist kostbar.
Jeweils etwa ein Esslöffel Wismut Schuss in die billigen Löffel für diesen Zweck gekauft (nicht den Kochs Lieblingslöffel verwenden).
Heizen Sie den Schuss in den Löffel über einen Herd oder Propangasbrenner, bis es schmilzt. Ein bisschen coathanger Draht kann an diesem Punkt verwendet werden, um die Schlacke (Wismutoxide) rechen weg von der Oberseite des geschmolzenen Metalls und auf der Seite des Löffels.
Aluminiumdose, und Gießen des Metalls in die Höhlung in dem Boden der Dose nächstes vorsichtig den Löffel über der Oberseite nach unten bewegen.
Lassen Sie das Metall abkühlen, bis es härtet, und die Dose ist kühl genug zu halten. Erst nachdem das Metall vollständig fest ist, kann es unter fließendem Wasser und guckte aus der Form gehalten werden.
Verwenden Sie das Sandpapier oder eine Metallfeile der obere und untere Oberfläche des Metalls schön flach zu machen.
Machen Sie eine weitere Wismut Scheibe wie die erste.
Aufbau der Tragstruktur
Bohren, um ein 1/4 Zoll-Loch in einem Ende des 2 Inch mal 5 Inch Block, etwa 3/4 Zoll von der Kante. Dadurch wird den Messingstab übernehmen.
Kleben 6 inch 2 durch 2 Stützblock an der Basis.
Kleben 2 durch Block 5 zur Oberseite des Trägerblockes, so dass das Ende mit dem Loch frei.
Lassen Sie den Kleber trocknen lassen. Wenn Sie sehr mit dem Leim zu schonen, nur eine sehr dünne Schicht verwendet, wird die Trocknung dauert nur wenige Minuten. Ich benutze Titebond Holzleim.
Zusammenbauen des Magnetstapels
Setzen Sie die Messingstange in das Loch in den Holzblock.
Gewinde eine Mutter auf die Stange von oben und zwei von unten.
Eine Unterlegscheibe auf die Stange von unten, gefolgt von den zwölf Magneten und eine andere Scheibe, dann die endgültige Mutter.
Die letzte soll Mutter auf das Ende des Stabes nahe sein. Von Hand festziehen, um nicht die Keramik-Magnete zu zertrümmern. Sorgen Sie sich noch nicht über die beiden oberen Muttern fest um den Holzblock bekommen, da wir die Höhe des Magneten bald eingestellt wird.
Zusammenbauen der Platten Bismut
Der Levitator ist sehr sentitive auf drei Dinge: der Abstand zwischen dem beide Wismut Scheiben, und der Höhe und Stärke des Magneten über sie.
Die Scheiben werden durch drei Abstandshalter auf Abstand gehalten. Diese können aus drei Stücken von Wismut Schuss gemacht werden, obwohl Holz oder Kunststoff würde gut funktionieren.
Der Abstand zwischen den Platten sollte sehr nahe sein, für die Magneten nur einen sehr kleinen Raum zu verlassen. Wenn der Abstand zu groß ist, wird der Magnet von unten nach oben zu springen, oder auf den Boden von oben fallen, statt in der Luft zwischen den Scheiben schweben. Wenn die Magnete sehr stark sind und weit entfernt, kann der Abstand zwischen dem Wismut Platten erhöht werden.
Unter Verwendung der 5 Minuten Epoxy, klebt die drei Stücke von Schuss zu der unteren Scheibe Bismut, so weit voneinander entfernt wie möglich, in einem gleichschenkligen Dreieck.
Sobald das Epoxid vollständig ausgehärtet ist (geben Sie ihm 10 Minuten sicher zu sein) beginnt die Einreichung oder die Spitze des Schusses Schleife, sie nur groß genug zu machen, so dass der kleine Neodym-Magnet mit nur wenig Raum passen zu ersparen. Wenn Sie zwei der winzigen Magneten aufeinander zu stapeln, sollten sie nur passen, beiden Platten zu berühren (nur ein Magnet tatsächlich verwendet werden).
Einstellen der Magneten zur Levitation
Halten Sie die obere Scheibe Bismut in einer Hand, direkt unter dem Stapel von Ringmagneten. Lassen Sie den kleinen Neodymmagneten Knüppel in die Unterseite der Scheibe Bismut zogen, um den Ringmagneten.
Wenn die winzigen Magneten an die Bodenscheibe liegen, senkt die Ringmagnetanordnung langsam durch den Stab drehen, während der obere Haltemutter.
Wenn der kleine Magnet an der oberen Scheibe haften bleibt, erhöhen die Ringmagnetanordnung durch Drehen der Stange und die obere Haltemutter.
An einem Punkt, während die Stange dreht, wird der Magnet beginnt zwischen den Scheiben schweben zu lassen.
Die Schwebe-Scheibe ist sehr sentitive auf geringfügige Änderungen in der Höhe der Ringmagnetanordnung. Der Stab muss sehr langsam gedreht werden, um winzige Anpassungen die Höhe der Neodym-Magneten zu machen.
Wie macht es das?
Das Wismut Scheiben ist diamagnetisch. Das bedeutet, dass sie von einem Magneten wegzudrücken. Dabei spielt es keine Rolle, ob der Nordpol des Magneten oder die Südpol verwendet wird, drückt das Wismut immer weg.
Der Diamagnetismus ist sehr schwach, auch in Wismut, die die stärkste diamagnetism jedes Metall hat. Aus diesem Grunde ist die Einstellung so empfindlich ist.
Die Ringmagnete ziehen das kleine Neodymmagneten mit nur genau der richtigen Menge an Kraft der Schwerkraft entgegenzuwirken. Wenn jedoch das Wismut Scheiben nicht da wäre, würde der kleine Magnet an die Ringmagneten aufspringen, weil, wie es näher kommt, die Kraft, die stärker ist.
Rechts am kritischen Punkt, wo die magnetische Anziehungskraft gerade noch die Schwerkraft entgegenwirkt, der schwache Diamagnetismus des Bismuts ist genug, um die Magneten zu halten, von oben springen zu den Ringmagneten oder nach unten fallen. Der Magnet so schwimmt, die von den oberen und unteren Platten Bismut abgestoßen werden.
Fehlerbehebung
Das häufigste Problem in der Vorrichtung Aufbau ist, dass der schwimmende Magnet entweder an der oberen Bismut Platte haften, oder an der Bodenplatte Bismut haften, aber nie zwischen ihnen schweben in.
Das geschieht, weil die Platten zu weit auseinander für die Stärke des oberen Magneten sind. Sie können entweder die Platten setzen näher zusammen oder (besser) machen den Top-Magneten stärker durch mehr Magnete hinzufügen oder mit leistungsfähigeren Magneten, oder beides.
Je stärker die oberen Magneten, je weiter sie von dem schwimmenden Magneten sein und immer noch heben. Da der obere Magnet stärker wird und weiter weg von dem schwimmenden Magneten, der Bereich, in dem der schwimmenden Magnet steigt stabilisiert werden kann. Das Magnetfeld ist größer und breitet sich mehr und so kann der schwebenden Magneten nach oben und unten, bevor die Stärke des Feldes ändert genug, um es fliegen zu machen oder umfallen. Wir sagen, dass die Änderungsrate des magnetischen Feldgradienten schwächer ist, wenn der obere Magnet weiter weg ist. Die Steigung ist nur, wie viel die Stärke des Feldes ändert mit Abstand.
Unten ist ein Bild von einem etwas anderen Modell, das ich gebaut, wo ich Messingdraht in das Wismut eingebettet, bevor sie abgekühlt. Dies ist ein wenig härter als das erste Modell anzupassen, da der Messingdraht elastisch ist, aber es funktioniert ziemlich gut. Der schwimmende Magnet ist ein winzige vergoldeter Würfel aus Neodym-Eisen-Bor-Supermagneten, so dass die Seitenflächen des Würfels um das Licht zu fangen, wenn sie rotiert. (Diese sind in unserem Katalog verfügbar.) Wenn Sie auf das Bild klicken, können Sie sehen es im Video bewegen.
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