Ce n'est pas un oiseau, un avion ou même Superman; c'est un train à grande vitesse. Un train maglev lévite au-dessus du sol et est propulsé à des vitesses allant jusqu'à 300 miles par heure par de puissants électro-aimants supraconducteurs. Expérimenter avec des modèles maglev et d'autres projets de lévitation magnétique est un bon moyen pour les enfants d'en apprendre davantage sur le magnétisme et l'électricité.
Trombones flottants
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Le ferromagnétisme est une force naturelle créée par le mouvement des électrons. Dans la plupart des éléments, les électrons en rotation sont appariés avec d'autres électrons se déplaçant dans la direction opposée. Certains métaux, comme le fer, ont la plupart de leurs électrons se déplaçant dans la même direction. Cela crée un champ de lignes de force magnétique qui peut être démontré à l'aide de limaille de fer et d'un aimant permanent. Les métaux qui sont attirés par un champ magnétique sont appelés métaux ferromagnétiques, selon la Georgia State University.
Une façon de démontrer l'attraction des métaux sur un champ magnétique est de faire l'expérience du trombone flottant. L'élève attache un aimant permanent à un support métallique monté sur une étagère ou une boîte. Il ou elle attachera ensuite un morceau de ficelle à un trombone et le placera sous l'aimant. L'aimant fait monter et flotter le trombone au bout de la ficelle. Les enfants peuvent tester la force de l'attraction magnétique en tirant sur la ficelle pour voir à quelle distance de l'aimant le trombone flottera.
Lévitation diamagnétique
Le diamagnétisme est la répulsion magnétique. Le graphite, certains métaux comme le plomb et le bismuth et presque tous les matériaux organiques sont diamagnétiques car ils repoussent les forces magnétiques. Tout matériau organique présente une force diamagnétique faible qui repousse le magnétisme. Une expérience qui démontre graphiquement cela utilise une grenouille vivante suspendue au-dessus d'un puissant électro-aimant, selon le High Field Magnetic Laboratory.
Les enfants peuvent démontrer la répulsion diamagnétique en construisant un projet pour faire léviter un petit aimant de terre rare entre deux plaques de graphite. Vous pouvez acheter les pièces pour le projet en kit ou construire les vôtres. Deux morceaux de graphite pyrolitique sont montés sur un cadre en bois et une série d'aimants annulaires bon marché sont suspendus en dessous pour contrer la force de gravité sur l'expérience. Un petit aimant de terre rare est ensuite placé entre les plaques de graphite où il flottera car il est repoussé par le graphite.
Crayons flottants
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Un projet simple pour démontrer la lévitation magnétique utilise six aimants annulaires, un crayon et de la pâte à modeler. Demandez aux enfants de fixer quatre des aimants annulaires sur une surface plane avec de la pâte à modeler. Assurez-vous que les aimants sont espacés d'une distance égale et ont la même polarité vers le haut. Deux aimants annulaires sont placés sur le crayon de sorte qu'ils soient à la même distance que les deux paires d'aimants sur la surface plane. Fixez une carte à jouer sur le dessus de la table derrière les aimants avec de l'argile pour que la pointe du crayon puisse reposer contre elle. Les enfants peuvent maintenant placer le crayon au-dessus des anneaux magnétiques et le regarder léviter au-dessus du plateau de la table.
Modèles de train en lévitation
Les champs magnétiques de même polarité se repoussent. Si vous placez les pôles nord de deux aimants l'un près de l'autre, ils s'éloigneront l'un de l'autre. Un concept similaire est utilisé dans les trains maglev d'Europe, du Japon et de Chine.
Les enfants peuvent construire leur propre modèle de trains maglev en utilisant des bandes magnétiques, du ruban PTFE et de la mousse de polystyrène. Les bandes magnétiques sont collées sur un morceau de mousse de polystyrène avec la même polarité vers le haut et la piste est entourée de murs en mousse de polystyrène. Le train est un morceau de mousse avec des aimants permanents collés sur le fond avec la même polarité vers le bas que la piste a vers le haut. Placez le train au-dessus de la voie et donnez-lui une légère poussée pour le faire glisser le long de la voie. Le ruban PTFE le long des murs permet au train de glisser plus facilement.
