Наверняка многие из вас смотрели фильм Звездные Войны, так вот там транспорт левитировал над поверхностью без каких либо усилий и приспособлений. Вы никогда не задумывались, возможна ли левитация в реальном мире? В этой статье я расскажу вам, каким образом сейчас реализуется магнитная левитация на данный момент.
Что такое магнитная левитация
Ну, а для начала давайте узнаем, что скрывается под термином Левитация. Итак, Левитация – это преодоление гравитации, в результате чего объект имеет статическое положение в пространстве при этом не имея опоры на твердую или жидкую поверхность.
А магнитная левитация - это технология, за счет которой происходит подъем объекта магнитным полем, когда для компенсации гравитационного воздействия применяется магнитное воздействие на объект.
На сегодняшний день существуют четыре варианта реализации магнитной левитации, а именно:
1. Электромагнитная левитация с отслеживающей системой.
2. Диамагнитная левитация.
3. Левитация магнита над сверхпроводником.
4. Левитация под воздействием вихревых токов.
Давайте поговорим о каждом виде подробней.
Электромагнитная левитация с отслеживающей системой
Такой вариант электромагнитной левитации широко используется в сувенирной продукции. Так, например, довольно необычно выглядит глобус, который парит в подставке. А реализован такой вариант левитации следующим образом:
В подставке закрепляется электромагнит, который соединен в общую цепь с фотореле. При этом пока фотоэлемент не закрыт от источника света, электромагнит работает и тем самым притягивает к себе глобус, как только фотоэлемент закрывается от источника света, электромагнит перестает работать и глобус начинает падать.
Опустившись чуть ниже вновь открывается фотоэлемент, который вновь включает электромагнит и глобус вновь подтягивается.
Получается предмет не стоит на месте, а постоянно падает и опускается, но за счет того, что это происходит очень быстро, для человеческого глаза, кажется, что предмет просто подвешен в воздухе.
Диамагнитная левитация
В природе существуют такие вещества как диамагнетики, оные намагничиваются против воздействующего на них электромагнитного поля. И при определенных условиях диамагнетик, например, кусочек графита, полностью вытесняет магнитное поле на внешние слои и буквально парит над неодимовыми магнитами, расположенными под ним.
При этом, чтобы стабилизировать положение графита магниты необходимо расположить в шахматном порядке. В таком случае стержень окажется в своеобразной ловушке из полей и будет левитировать.
Если взять небольшой неодимовый магнит с индукцией от 11 Тл, то его можно заставить левитировать буквально в ваших руках. Так как вода так же является диамагнетиком.
Достаточно освещен эксперимент с "летающей" лягушкой. Когда маленькое земноводное располагалось над магнитом с индукцией больше 16 Тл и буквально зависало над поверхностью на незначительном расстоянии от магнита.
Сверхпроводник и левитация магнита – эффект Мейснера
Еще одной разновидностью магнитной левитации является так называемый эффект Мейснера. Суть данного эффекта заключена в следующем:
Берется пластина из иттрия-бария-меди и охлаждается с помощью жидкого азота. При такой сверхнизкой температуре метал становится сверх проводником. И теперь если положить сверху магнит с индукцией от 1мТл, то он будет левитировать. При этом чем выше будет индукция, тем на большую высоту поднимется магнит.
Фишка этого эффекта заключена в том, что у сверхпроводника есть такое интересное свойство как выталкивание магнитного поля из сверхпроводящей фазы. И магнит, отталкиваясь от образованного магнитного поля обратной направленности, зависает в воздухе.
И этот процесс будет продолжаться ровно до того момента пока охлажденный металл не покинет фазу сверхпроводящего состояния.
Левитация и вихревые токи
Вихревые токи или по другому – токи Фуко, которые наводятся в достаточно больших проводниках, переменным магнитным полем, так же вполне могут удерживать предметы в левитирующем состоянии.
Допустим, если взять катушку и разместить под ней замкнутый контур из алюминия, то, пропуская переменный ток через катушку, мы увидим как она будет парить над диском.
В этом варианте левитации используется закон Ленца. Согласно ему, создаваемый в катушке либо кольце ток создает такое магнитное поле, направление которого будет противодействовать силе, создавшей его. То есть в каждый момент времени в катушке или диске будет формироваться магнитное поле противоположного направления.
Таким образом, предмет будет удерживаться в подвешенном положении пока включен переменный ток.
Данный же эффект наблюдается когда неодимовый магнит роняют в медную трубку. Магнитное поле индуцируемое в медной трубке противодействует магнитному полю магнита и тем самым замедляет его падение.
Заключение
Это все, что я хотел вам рассказать о магнитной левитации и вариантов ее реализации. Если статья оказалась вам полезна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!