Magnetiske levitationsprojekter til børn

Det er ikke en fugl, et fly eller endda Superman; det er et kugletog. Et maglev-tog svæver over jorden og drives frem ved hastigheder på op til 300 miles i timen af ​​kraftige superledende elektromagneter. Eksperimenter med maglev-modeller og andre magnetiske levitationsprojekter er en god måde for børn at lære om magnetisme og elektricitet.

•••Fotodisk / Fotodisk / Getty Images

Ferromagnetisme er en naturlig kraft, der er skabt af elektronernes bevægelse. I de fleste elementer er de roterende elektroner parret med andre elektroner, der bevæger sig i modsat retning. Nogle metaller, såsom jern, har de fleste af deres elektroner i samme retning. Dette skaber et felt med magnetiske kraftlinjer, som kan demonstreres ved hjælp af jernarkasser og en permanent magnet. Metaller, der tiltrækkes af et magnetfelt, kaldes ifølge Georgia State University ferromagnetiske metaller.

En måde at demonstrere metalders tiltrækning på et magnetfelt er at gøre det flydende papirclipseksperiment. Den studerende fastgør en permanent magnet til et metalbeslag monteret på en hylde eller kasse. Han eller hun vil derefter binde et stykke snor til en papirclips og placere det under magneten. Magneten får papirclipsen til at stige op og flyde i enden af ​​strengen. Børnene kan teste styrken af ​​den magnetiske tiltrækning ved at trække i strengen for at se, hvor langt væk fra magneten papirclipsen vil flyde.

Diamagnetisme er magnetisk frastødning. Grafit, nogle metaller som bly og vismut og næsten alle organiske materialer er diamagnetiske, fordi de afviser magnetiske kræfter. Alt organisk materiale udviser en svag diamagnetisk kraft, som afviser magnetisme. Et eksperiment, der grafisk demonstrerer dette, bruger en levende frø suspenderet over en kraftig elektromagnet, ifølge High Field Magnetic Laboratory.

Børn kan demonstrere diamagnetisk frastødning ved at bygge et projekt for at svæve en lille sjælden jordartsmagnet mellem to grafitplader. Du kan købe delene til projektet som et sæt eller bygge dine egne. To stykker pyrolitisk grafit er monteret på en træramme, og en række billige ringmagneter er ophængt under dem for at imødegå tyngdekraften på eksperimentet. En lille sjælden jordartsmagnet placeres derefter mellem grafitpladerne, hvor den vil flyde, når den afvises af grafitten.

•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images

Et simpelt projekt til demonstration af magnetisk levitation bruger seks ringmagneter, en blyant og noget modellerings ler. Få børnene til at fastgøre fire af ringmagneterne til en flad overflade med noget modellerings ler. Sørg for, at magneterne er anbragt i lige stor afstand og har den samme polaritet opad. To ringmagneter placeres på blyanten, så de er i samme afstand fra hinanden som de to par magneter på den flade overflade. Fastgør et spillekort til bordpladen bag magneterne med noget ler, så blyantspidsen kan hvile mod det. Børnene kan nu placere blyanten over ringmagneterne og se, når den svæver over bordpladen.

Magnetfelter med samme polaritet frastøder hinanden. Hvis du placerer nordpolerne med to magneter nær hinanden, skubber de væk fra hinanden. Et lignende koncept er i brug i maglev-togene i Europa, Japan og Kina.

Børn kan bygge deres egen maglev-togmodel med nogle stripmagneter, PTFE-tape og polystyrenskum. Stripmagneterne er tapet på et stykke polystyrenskum med samme polaritet opad, og sporet er omgivet af vægge lavet af mere polystyrenskum. Toget er et stykke skum med permanente magneter limet i bunden med samme polaritet nedad som sporet vender opad. Placer toget ned over sporet, og skub det let, så det glider ned ad sporet. PTFE-båndet langs væggene får toget til at glide glattere.