Projekty magnetické levitace pro děti

Není to pták, letadlo nebo dokonce Superman; je to střela. Vlak maglev levituje nad zemí a je poháněn rychlostí až 300 mil za hodinu silnými supravodivými elektromagnety. Experimentování s modely maglev a dalšími projekty magnetické levitace je pro děti dobrým způsobem, jak se učit o magnetismu a elektřině.

•••Photodisc / Photodisc / Getty Images

Feromagnetismus je přirozená síla vytvářená pohybem elektronů. Ve většině prvků jsou rotující elektrony spárovány s jinými elektrony pohybujícími se v opačném směru. U některých kovů, jako je železo, se většina jejich elektronů pohybuje stejným směrem. Tím se vytvoří pole čar magnetické síly, které lze demonstrovat pomocí železných pilin a permanentního magnetu. Kovy, které přitahují magnetické pole, se podle Gruzínské státní univerzity nazývají feromagnetické kovy.

Způsob, jak demonstrovat přitažlivost kovů k magnetickému poli, je provést experiment s plovoucí sponkou. Student připevní permanentní magnet na kovový držák namontovaný na polici nebo krabici. Poté uvázá provázek na kancelářskou sponku a umístí jej pod magnet. Magnet způsobí, že se kancelářská sponka zvedne a vznáší se na konci provázku. Děti mohou vyzkoušet sílu magnetické přitažlivosti zatažením za provázek, aby zjistily, jak daleko od magnetu bude sponka plavat.

Diamagnetismus je magnetické odpuzování. Grafit, některé kovy, jako je olovo a vizmut, a téměř všechny organické materiály jsou diamagnetické, protože odpuzují magnetické síly. Veškerý organický materiál vykazuje slabou diamagnetickou sílu, která magnetismus odpuzuje. Jeden experiment, který to graficky demonstruje, používá živou žábu zavěšenou nad silným elektromagnetem, uvádí High Field Magnetic Laboratory.

Děti mohou demonstrovat diamagnetické odpuzování vytvořením projektu levitace malého magnetu vzácných zemin mezi dvěma grafitovými deskami. Díly pro projekt si můžete zakoupit jako stavebnici nebo si můžete postavit vlastní. Dva kusy pyrolitického grafitu jsou namontovány na dřevěném rámu a pod nimi je zavěšena řada levných prstencových magnetů, které působí proti gravitační síle při experimentu. Malý magnet vzácných zemin je poté umístěn mezi grafitové desky, kde bude plavat, protože je odpuzován grafitem.

•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images

Jednoduchý projekt k demonstraci magnetické levitace využívá šest prstenových magnetů, tužku a nějakou modelovací hmotu. Požádejte děti, aby připevnily čtyři prstencové magnety k rovnému povrchu pomocí nějaké modelovací hmoty. Ujistěte se, že jsou magnety rozmístěny ve stejné vzdálenosti od sebe a mají stejnou polaritu nahoru. Na tužku jsou umístěny dva prstencové magnety tak, aby byly ve stejné vzdálenosti od sebe jako dva páry magnetů na rovném povrchu. Připevněte hrací kartu k desce stolu za magnety trochou hlíny, aby hrot tužky mohl spočívat na ní. Děti nyní mohou umístit tužku nad prstenové magnety a sledovat, jak levituje nad deskou stolu.

Magnetická pole se stejnou polaritou se navzájem odpuzují. Pokud umístíte severní póly dvou magnetů blízko sebe, budou se od sebe odtlačovat. Podobný koncept se používá v maglevských vlacích v Evropě, Japonsku a Číně.

Děti si mohou postavit vlastní model vlaků maglev pomocí páskových magnetů, PTFE pásky a polystyrenové pěny. Pásové magnety jsou přilepeny na kousek polystyrenové pěny se stejnou polaritou nahoru a kolej je obklopena stěnami z více polystyrenové pěny. Vlak je kus pěny s permanentními magnety přilepenými na spodní straně se stejnou polaritou směrem dolů, jako je trať směrem nahoru. Umístěte vlak dolů přes kolej a jemně na něj zatlačte, aby klouzal po koleji. Díky pásce PTFE podél stěn vlak plynuleji klouže.