磁懸浮小製作及磁懸浮裝置的原理探究
著名的恩紹大定理告訴我們那是不可能的。
這個可惡的傢伙早在1842年就用數學證明了:若單靠巨集觀的靜態古典電磁力,穩定的磁懸浮是不可能實現的。這是因為在物件上所承受的各種合力,包括了引力、靜電場及靜磁場會使物件變得很不穩定。這好比在光滑的坡頂放一個小球,雖然有某個平衡點存在,但事實上是無法穩定的,任意小的擾動都會讓它失去平衡。
但是恩紹大定理有個例外,就是物體的抗磁性。超導現象就是抗磁性的一個極端情況,因為超導體內部的感應電流可以非常大。這個實驗非常簡單,弄一個超導體的盤子,直接扔一塊磁鐵進去,磁鐵就能穩定地懸浮著。
我們在常溫下有沒有可能實現靜態穩定磁懸浮呢?答案是肯定的!下面我們用抗磁性很強的金屬鉍(這個東西居然淘寶有賣,而且比奶粉便宜)設計一個巧妙的裝置,讓磁鐵懸浮起來,請看下圖:
下面介紹這個磁懸浮小製作裝置的作方法:
鉍的熔點只有271攝氏度,所以很容易就能把它融化,然後鑄造成各種形狀。下面我們就鑄造上面的裝置。
首先是安全防護和必要的工具:
(1)防護眼鏡
(2)厚(皮革)手套
(3)不鏽鋼湯勺
(4)熱源,如酒精燈、煤汽灶等
(5)事先做好的模具,可以用易拉罐做。
加熱熔化鉍
鉍熔化後倒入模具中
液態的鉍冷卻後得到鉍塊
把鉍塊安裝成如下圖所示的裝置
中心那個是磁鐵,是演示時才放置的。
製作這個架子,上面那串磁鐵用銅棒穿著且高度可調,調整適當高度,則置於鉍塊內的小磁鐵就可以懸浮了。
如果懸浮不成功,則要適當調整兩塊鉍的距離和上面磁鐵離鉍塊的距離。鑑於此,鉍塊也可以做成如下的結構,這樣就可以調整兩鉍塊的距離了。
連線兩鉍塊的是一根銅絲,因其可以彎曲,所以很容易調整兩塊鉍的間距。
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