Se ei ole lintu, lentokone tai edes Superman; se on luodijuna. Maglev-juna levitoituu maanpinnan yläpuolella, ja sitä liikutetaan voimakkailla suprajohtavilla sähkömagneeteilla jopa 300 mailin tunnissa. Maglev-mallien ja muiden magneettisten levitaatioprojektien kokeilu on hyvä tapa lapsille oppia magnetismista ja sähköstä.
Kelluvat paperiliittimet
•••Photodisc / Photodisc / Getty Images
Ferromagnetismi on luonnollinen voima, joka syntyy elektronien liikkeestä. Useimmissa elementeissä pyörivät elektronit ovat pariksi muiden vastakkaiseen suuntaan liikkuvien elektronien kanssa. Joidenkin metallien, kuten raudan, elektronien suurin osa liikkuu samaan suuntaan. Tämä luo magneettisen voiman viivakentän, joka voidaan osoittaa käyttämällä rautaviiloja ja kestomagneettia. Magneettikenttään vetäviä metalleja kutsutaan ferromagneettisiksi metalleiksi Georgian osavaltion yliopiston mukaan.
Tapa osoittaa metallien vetovoima magneettikenttään on tehdä kelluva paperiliittimen koe. Opiskelija kiinnittää kestomagneetin hyllyyn tai laatikkoon kiinnitettävään metallikiinnikkeeseen. Sitten hän sitoo narunpalan paperiliittimeen ja sijoittaa sen magneetin alle. Magneetti saa paperiliittimen nousemaan ylös ja kellumaan merkkijonon päässä. Lapset voivat testata magneettisen vetovoiman voimaa vetämällä narusta nähdäksesi kuinka kaukana magneetista paperiliitin kelluu.
Diamagneettinen levitaatio
Diamagnetismi on magneettinen vastenmielisyys. Grafiitti, jotkut metallit, kuten lyijy ja vismutti, ja melkein kaikki orgaaniset materiaalit ovat diamagneettisia, koska ne hylkäävät magneettiset voimat. Kaikilla orgaanisilla aineilla on heikko diamagneettinen voima, joka torjuu magneettisuuden. Yksi koe, joka osoittaa tämän graafisesti, käyttää elävää sammakkoa, joka on ripustettu voimakkaan sähkömagneetin päälle, High Field Magnetic Laboratoryn mukaan.
Lapset voivat osoittaa diamagneettisen hylkimisen rakentamalla projektin pienen harvinaisten maametallien magneetin levittämiseksi kahden grafiittilevyn väliin. Voit ostaa projektin osat sarjana tai rakentaa oman. Kaksi pyrolyyttigrafiittikappaletta on asennettu puurunkoon ja niiden alle ripustetaan joukko halpoja rengasmagneetteja vastaamaan kokeen painovoimaa. Pieni harvinaisten maametallien magneetti sijoitetaan sitten grafiittilevyjen väliin, missä se kelluu, kun grafiitti hylkää sen.
Kelluvat lyijykynät
•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images
Yksinkertainen projekti magneettisen levitaation osoittamiseksi käyttää kuutta rengasmagneettia, lyijykynää ja mallinnus savea. Pyydä lapsia kiinnittämään neljä rengasmagneettia tasaiselle pinnalle mallinnus savella. Varmista, että magneetit ovat yhtä kaukana toisistaan ja että niiden napaisuus on ylöspäin. Kaksi rengasmagneettia asetetaan lyijykynälle siten, että ne ovat samalla etäisyydellä toisistaan kuin tasaisella pinnalla olevat kaksi magneettiparia. Kiinnitä pelikortti magneettien takana olevaan pöytälevyyn savella, jotta lyijykynä voi levätä sitä vasten. Lapset voivat nyt sijoittaa kynän rengasmagneettien yläpuolelle ja katsella, kun se levitoituu pöytälevyn yläpuolelle.
Levitaattavat junamallit
Saman napaisuuden magneettikentät karkottavat toisiaan. Jos sijoitat kahden magneetin pohjoisnavat lähelle toisiaan, ne työntyvät pois toisistaan. Samanlainen käsite on käytössä Euroopan, Japanin ja Kiinan maglev-junissa.
Lapset voivat rakentaa oman maglev-junamallinsa käyttämällä joitain nauhamagneetteja, PTFE-nauhaa ja polystyreenivaahtoa. Nauhamagneetit teipataan polystyreenivaahtokappaleeseen samalla polaarisuudella ylöspäin, ja kiskoa ympäröivät seinät, jotka on valmistettu polystyreenivaahdosta. Juna on pala vaahtomuovia, jonka pohjaan on kiinnitetty kestomagneetteja samalla napaisuudella alaspäin kuin radan ylöspäin. Aseta juna radan yli ja paina sitä kevyesti, jotta se liukuu radalla. Seinien varrella oleva PTFE-nauha tekee junasta liukuvan sujuvammin.