Het is geen vogel, een vliegtuig of zelfs Superman; het is een bullet-trein. Een magneetzweeftrein zweeft boven de grond en wordt voortgestuwd met snelheden tot 300 mijl per uur door krachtige supergeleidende elektromagneten. Experimenteren met maglev-modellen en andere magnetische levitatieprojecten is een goede manier voor kinderen om te leren over magnetisme en elektriciteit.
Zwevende paperclips
•••Fotoschijf/Fotoschijf/Getty Images
Ferromagnetisme is een natuurlijke kracht die wordt gecreëerd door de beweging van de elektronen. In de meeste elementen zijn de draaiende elektronen gepaard met andere elektronen die in tegengestelde richting bewegen. Sommige metalen, zoals ijzer, laten de meeste van hun elektronen in dezelfde richting bewegen. Hierdoor ontstaat een veld van magnetische krachtlijnen dat kan worden aangetoond met ijzervijlsel en een permanente magneet. Metalen die worden aangetrokken door een magnetisch veld, worden volgens de Georgia State University ferromagnetische metalen genoemd.
Een manier om de aantrekkingskracht van metalen op een magnetisch veld te demonstreren, is door het zwevende paperclip-experiment uit te voeren. De leerling bevestigt een permanente magneet aan een metalen beugel die op een plank of doos is gemonteerd. Hij of zij bindt dan een touwtje aan een paperclip en plaatst deze onder de magneet. De magneet zorgt ervoor dat de paperclip omhoog komt en aan het einde van de draad zweeft. De kinderen kunnen de sterkte van de magnetische aantrekkingskracht testen door aan het touwtje te trekken om te zien hoe ver weg van de magneet de paperclip zal drijven.
Diamagnetische levitatie
Diamagnetisme is magnetische afstoting. Grafiet, sommige metalen zoals lood en bismut en bijna alle organische materialen zijn diamagnetisch omdat ze magnetische krachten afstoten. Al het organische materiaal vertoont een zwakke diamagnetische kracht die magnetisme afstoot. Een experiment dat dit grafisch aantoont, maakt gebruik van een levende kikker die boven een krachtige elektromagneet hangt, volgens het High Field Magnetic Laboratory.
Kinderen kunnen diamagnetische afstoting demonstreren door een project te bouwen om een kleine zeldzame-aardmagneet tussen twee grafietplaten te laten zweven. U kunt de onderdelen voor het project als bouwpakket kopen of zelf bouwen. Twee stukken pyrolitisch grafiet zijn op een houten frame gemonteerd en een reeks goedkope ringmagneten is eronder opgehangen om de zwaartekracht op het experiment tegen te gaan. Een kleine zeldzame-aardemagneet wordt dan tussen de grafietplaten geplaatst waar het zal drijven als het wordt afgestoten door het grafiet.
Drijvende potloden
•••Jupiterimages/Photos.com/Getty Images
Een eenvoudig project om magnetische levitatie te demonstreren maakt gebruik van zes ringmagneten, een potlood en wat boetseerklei. Laat de kinderen vier van de ringmagneten met wat boetseerklei op een plat oppervlak bevestigen. Zorg ervoor dat de magneten op gelijke afstand van elkaar staan en met dezelfde polariteit naar boven gericht zijn. Er worden twee ringmagneten op het potlood geplaatst, zodat ze op dezelfde afstand van elkaar staan als de twee paar magneten op het platte oppervlak. Bevestig een speelkaart op het tafelblad achter de magneten met wat klei zodat de potloodpunt er tegenaan kan rusten. De kinderen kunnen het potlood nu boven de ringmagneten plaatsen en kijken hoe het boven het tafelblad zweeft.
Zwevende treinmodellen
Magnetische velden van dezelfde polariteit stoten elkaar af. Als je de noordpolen van twee magneten dicht bij elkaar plaatst, zullen ze van elkaar wegduwen. Een soortgelijk concept wordt gebruikt in de magneetzweeftreinen van Europa, Japan en China.
Kinderen kunnen hun eigen model maglev-treinen bouwen met behulp van enkele stripmagneten, PTFE-tape en piepschuim. De stripmagneten zijn op een stuk piepschuim met dezelfde polariteit naar boven geplakt en de baan is omgeven door wanden van meer piepschuim. De trein is een stuk schuim met aan de onderkant permanente magneten gelijmd met dezelfde polariteit naar beneden gericht als de baan naar boven. Plaats de trein over de baan en geef hem een zachte duw om hem over de baan te laten glijden. De PTFE-tape langs de wanden laat de trein soepeler glijden.