Manyetik kaldırma - nedir ve nasıl mümkün

"Havaya yükselme" kelimesi İngilizce "havaya yükselme" den geliyor - uçmak, havaya yükselmek. Yani, levitasyon, jet itişini kullanmadan havadan itilmezken desteğe değmediğinde ve desteğe değmediğinde yerçekimi nesnesinin üstesinden gelir. Fizik açısından, havaya yükselme, yerçekimi telafi edildiğinde ve cisme uzayda stabilite sağlayan bir geri yükleme kuvveti gerçekleştiğinde, yerçekimi alanındaki bir nesnenin sabit bir konumudur.

Özellikle manyetik kaldırma, cismin üzerindeki manyetik bir hareket yer çekiminin ivmesini veya herhangi bir ivmeyi telafi etmek için kullanıldığında manyetik bir alan kullanarak bir nesneyi kaldırma teknolojisidir. Bu makalede tartışılacak olan manyetik kaldırma ile ilgilidir.

Bir nesnenin sabit bir denge durumunda manyetik tutulması çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir. Yöntemlerin her birinin kendine özgü özellikleri vardır ve her birine “bu gerçek havaya yükselme değildir!” Gibi iddialarda bulunulabilir ve bu gerçekten de öyle olacaktır. Saf haliyle gerçek havaya yükselme elde edilemez.

Bu nedenle, Earnshaw teoremi, sadece ferromanetler kullanarak, bir nesneyi yerçekimi alanında sabit bir şekilde tutmanın imkansız olduğunu kanıtlar. Ancak buna rağmen, servo mekanizmalar, diyamanyetikler, süperiletkenler ve girdap akım sistemleri yardımıyla, bazı mekanizmalar, nesnenin manyetik kuvvetle desteğin üzerine yükseltildiğinde dengeyi korumasına yardımcı olduğunda bir havaya yükselme görünümü elde etmek mümkündür. Ancak, ilk önce.

İzleme sistemi ile elektromanyetik kaldırma

Bir elektromıknatıs ve bir foto röleye dayalı bir devre uygulayarak, küçük metal nesnelerin havaya yükselmesini zorlayabilirsiniz. Öğe, rafa sabitlenen elektromıknatıstan bir mesafede havada yüzer. Elektromagnet, rafa monte edilen fotosel asılı bir nesne tarafından gizleninceye kadar sabit bir kontrol kaynağından yeterli ışık alıncaya kadar güç alır, bu da nesnenin çekilmesi gerektiği anlamına gelir.

Nesne yeterince kaldırıldığında, elektromıknatıs kapatılır, çünkü şu anda uzayda hareket eden nesneden gelen gölge fotoselin üzerine düşer ve kaynağın ışığını engeller. Nesne düşmeye başlar, ancak elektromıknatıs tekrar açıldığından düşmek için zamanı yoktur. Böylece, fotoğraf rölesinin hassasiyetini ayarlayarak, nesnenin bir şekilde havada bir yerde asılı kalacağı bir etki elde edebilirsiniz.

Aslında, nesne sürekli düşüyor, daha sonra tekrar elektromanyetik tarafından hafifçe kaldırılıyor. Havaya yükselme yanılsaması ortaya çıkıyor. Bu ilke “kürelerin kaldırılması” çalışmalarına dayanır - küreye gizlenmiş bir elektromıknatısın yer aldığı, manyetik bir plakanın dünyaya bağlandığı oldukça sıradışı hediyelik eşyalar.

Diyamanyetik kaldırma

Basit bir kurşun kalemden alınan grafit kurşun bir diamagnet, yani harici bir manyetik alana karşı mıknatıslanmış bir maddedir. Belirli koşullar altında, manyetik alan diamagnet malzemesinden tamamen yer değiştirir, örneğin, grafit kurşun yüksek bir manyetik duyarlılığa sahiptir ve oda sıcaklığında bile neodimyum mıknatısların üzerinde yükselmeye başlar.

Etkinin istikrarı için, mıknatıslar bir dama tahtası deseninde (mıknatıs kutupları) monte edilmelidir, daha sonra grafit çubuk “manyetik tuzaktan” dışarı kaymaz ve havalanır.

Sadece 1 T indüksiyonu olan nadir toprak mıknatısı bizmut plakaları arasında asılı kalabilir ve 11 T indüksiyonu olan manyetik bir alanda, insan elleri su gibi bir diamagnet olduğundan, parmaklar arasında stabilize edilebilir.

Havaya yükselen bir kurbağa ile oldukça yaygın bir deneyim bilinmektedir. Hayvan dikkatlice bir mıknatıs üzerine yerleştirilir, bu da 16 T'den fazla bir manyetik indüksiyon oluşturur ve kurbağa diyamanyetik özellikler gösterir, aslında havada mıknatıstan kısa bir mesafede donar.

Süperiletken üzerinde mıknatıs kaldırma (Meissner etkisi)

İtriyum-baryum-bakır oksit plakası sıvı azot sıcaklığına kadar soğutulur. Bu koşullar altında, plaka süperiletken olur. Şimdi plakanın üzerindeki bir standa bir neodimyum mıknatıs koyarsanız ve daha sonra standı mıknatısın altından çıkarırsanız, mıknatıs havada asılı kalır - havalanır.

Mıknatısın, plaka üzerine yerleştirildiğinde, soğutulmuş yüksek sıcaklık süper iletkeninin birkaç milimetre üzerine çıkması için 1 mT'lik küçük bir manyetik indüksiyon bile yeterlidir. Mıknatısın indüksiyonu ne kadar yüksek olursa, o kadar yüksek olacaktır.

Buradaki nokta, bir süperiletkenin özelliklerinden birinin, manyetik alanın süperiletken fazdan çıkarılması ve mıknatıs, zıt yönün bu manyetik alanından kovulması, yüzer ve süperiletken durumdan çıkana kadar soğutulmuş süperiletkenin üzerinde yükselmeye devam etmesidir.

Eddy Current Levitasyonu

Masif iletkenlerdeki alternatif manyetik alanların neden olduğu indüksiyon akımları (Foucault akımları), nesneleri havaya kaldırıcı bir durumda tutabilir. Örneğin, alternatif bir akım bobini kapalı bir alüminyum halka üzerinde havalanabilir ve bir alüminyum disk, alternatif bir akım bobininin üzerine gelecektir.

Buradaki açıklama şudur: Lenz yasasına göre, diskte veya halkada indüklenen akım, yönünün nedenini engelleyecek manyetik bir alan yaratacaktır, yani, indüktördeki alternatif akım salınımlarının her döneminde, ters yöndeki manyetik alan büyük iletkende indüklenecektir . Böylece, alternatif akım açıkken uygun bir şekle sahip büyük bir iletken veya bobin her zaman hava alabilir.

Benzer bir tutma mekanizması, neodimyum mıknatıs bakır bir borunun içine düşer - indüklenen girdap akımlarının manyetik alanı, mıknatısın manyetik alanının tersine yönlendirilir.