Categories
Podcasts Stiinta Tehnologie

F@TC 027 – Levitație magnetică

Cum poți levita o plăcuță de grafit deasupra unor magneți? Dacă acea plăcută de grafit este un diamagnet, adică nu este magnetică în sensul obișnuit, cum de poate înteracționa cu magneții de Neodim în acest fel? Ce este levitația magnetică?

Despre levitație magnetică ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

În filmul de mai sus vedem cum funcționează un sistem Dialev, trimis de către partenerii noștrii de la magnetiputernici.ro.

Sistemul Dialev, DIAmagnetism LEVitation, este compus din 4 magneți din neodim și o plăcuța de grafit. Plăcuța de grafit levitează la 1 mm deasupra celor patru magneți puternici.

Levitația magnetică este procesul prin care o plăcuță de carbon pirolitic, material asemeni grafitului, stă suspendat în aer deasupra unor magneți datorită câmpurilor magnetice opuse dintre magneți și acea plăcuță.

Plăcuța de carbon pirolitic levitează datoriă fenomenului de diamagnetism. Diamagnetismul este specific materialelor care generează un câmp magnetic contrar câmpului magnetic în care acestea sunt introduse.

În materialele diamgnetice magnetismul este generat de rotația electronilor în jurul nucleului, fiind astfel un magnetism foarte slab comparativ cu materialele paramagnetice sau feromagnetice ude magnetismul este conferit de momentele magnetice de spin ale electronilor.

Mai multe despre tipuri de magnetism și originea magnetismului poți vedea în episodul “F@TC 022 – Care este originea magnetismului?”:

Faptul că plăcuța de grafit/carbon pirolitic levitează se datorează efectului Lenz, efect prin care, atunci când un material este introdus într-un câmp magnetic, se generează un curent electric în interiorul acestuia iar acel curent electric generează un câmp magnetic care se opune câmpului magnetic inițial.

Interesant lucru, datorită efectului Lenz un material diamagnetic va genera un câmp magnetic care se va opune fie polului nord, fie polului sud al unui magnet puternic, în funcție de partea care se apropie de materialul diagmanetic.

De văzut și episodul cu magneții antigravitaționali, unde efectul Lenz este demonstrat folosindu-ne de o țeavă de cupru și un magnet de neodim:

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.

Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes
levitatie-magnetica (Medium)
——
Referințe:

– sistem Dialev: http://magnetiputernici.ro/produse-magnetice/experimente/Dialev
– originiea magnetismului: https://www.youtube.com/watch?v=3gr1SB4ILow&feature=youtu.be
– magneți antigravitaționali: https://www.youtube.com/watch?v=BF9dprwWdTU
– despre magneți antigravitaționali: http://tehnocultura.ro/2015/03/25/ftc-024-magneti-antigravitationali/
– levitatie datorită inducției electromagnetice: http://tehnocultura.ro/2012/10/10/ce-lipseste-de-la-ora-de-fizica-levitatia-datorata-inductiei-electromagnetice/
– diamagnetism: http://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism
– carbon pirolitic: http://en.wikipedia.org/wiki/Pyrolytic_carbon
– levitație magnetică: http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_levitation
– efectul Lenz: http://en.wikipedia.org/wiki/Lenz%27s_law

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC 024 – Magneți antigravitaționali

Cuprul nu este magnetic, dar dacă îi dai drumul unui magnet puternic printr-o țeavă de cupru, vei observa că magnetul încetinește în căderea sa.

Dacă dai drumul unei pietre sau lemnului prin acea țeavă de cupru, atunci acestea vor cădea normal conform legii:
g = 1/2 g * t^2 – legea căderii libere (dacă ignorăm contactul ocazional al lemnului cu pereții interiori ai țevii).

Dar de ce magnetul nu cade la fel ca orice alt obicet în interiorul țevii de cupru? Ei bine, este vorba de aplicarea legii lui Lenz.

Despre magneții încetiniți în țevile de cupru ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Atunci când un magnet puternic este trecut prin interiorul unui material diamagnetic, precum este cuprul, deplasarea magnetului duce la apariția unor curenți electrici circulari în interiorul țevii iar acei curenți electrici generează, la rândul lor, un flux magnetic care se opune deplasării magnetului nostru.

Cu alte cuvinte, dacă un magnet trece prin interiorul unui metal nemagnetic, atunci acel metal va genera un câmp magnetic care încearcă să blocheze deplasarea magnetului.

În acest fel căderea magnetului de neodim este încetinită aproape de 2 ori.

Timpul de cădere prin țeava de cupru a bucății de lemn este de aproximativ 0,3 secunde (calculat cu formula de mai sus).

Timpul de cădere a magnetului de neodim este de 0,55 – 0,60 secunde, cu mult mai mult decâț la bucata de lemn.

Efectul devine cu atâț mai puternic cu câț folosești magneți mai puternici. Vei observa că magnetul este aproape oprit la ieșirea din țeava de cupru. Cu un magnet foarte puternic poți obține chiar și un efect prin care magnetul, înainte de a cădea din țeavă, urcă și coboară de câteva ori în apropriere de gura țevii.

Aplicarea legii lui Lenz în acest experiment este o demonstrație clară a conservării energiei, ori altfel spus, a modului în care o formă de energie se transformă în alta în mod deloc intuitiv.

Atunci când magnetul este deasupra țevii el are energie potențială generată prin poziția sa față de sol. Acea energie este apoi transformată în energie cinetică pe măsură ce viteza de cădere crește.

Datorită efectului Lenz acea energie cinetică și potențială este apoi transformată în energie electrică și magnetică. O parte a acelei energii electrice este transformată în căldură datorită efectului Joule.

După cum vezi magneții antigravitaționali sunt o realitate, însă aici este vorba de încetinirea căderii magnetului și nu de generarea unei adevărate forțe antigravitaționale.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

antigrav-thumb (Small)

AUDIO>> Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

—————
Surse:
– diamagneți: http://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism
– încălzire Joule: http://en.wikipedia.org/wiki/Joule_heating
– legea lui Lenz: http://en.wikipedia.org/wiki/Lenz%27s_law
– magnet neodim: http://magnetiputernici.ro/cilindri-neodim/Magnet-neodim-cilindru-12-x-60-mm-nichel

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC 022 – Originea magnetismului

Ce este magnetismul? Ce provoacă magnetismul în anumite substanțe? De unde știm cum funcționează magnetismul și ce legătură exstă între magnetism și electricitate?

Despre originea magnetismului ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Magnetismul este proprietatea corpurilor de a atrage sau respinge magneți ori de a atrage metale precum fierul. Obiectele magnetice sunt folosite la crearea acului busolei, la motoare electrice, dar și la aparatele cu rezonanță magnetică nucleară.

Un lucru mai puțin știut este faptul că magnetismul întâlnit la toate substanțele este provocat de electronii din atomi.

Din electromagnetism se știe că un curent electric sau, mai bine zis, o sarcină electrică în mișcare determină apariția unui câmp magnetic.

In interioul atomului electronii există pe anumite nivele de energie în cadrul orbitalului în care aceștia pot fi găsiți. Pe același nivel de energie electronii se cuplează doi câțe doi.

Acești electroni fac două miscări în interiorul atomului:
1. mișcare de rotație în jurul nucleului atomic, generând astfel un moment magnetic orbital
2. mișcare de rotație în jurul axei proprii, generând astfel un moment magnetic de spin

Atunci când electronii sunt în perechi momentul magnetic de spin este anulat, dar mai rămâne momentul magnetic orbital. Astfel avem de-a face cu materiale dimagnetice.

Atunci când avem electroni în numâr impar atunci avem de-a face un magnetism generat de momemtnul magnetic de spin al eletronilor singuri. Astfel de substanțe se numesc paramagnetice.

Mai este cazul substanțelor feromagnetice, feromagnetismul fiind capacitatea fierului de a se magnetiza permanent și de a fi atras de magneți. Feromagnetismul este cel pe care îl întâlnim cel mai des în practică, celelalte tipuri de magnetism diamagnetism, paramagnetism și antiferomagnetismul fiind destul de slabe pentru a fi detectate la fel de ușor ca în cazul feromagnetismului.

Diagmanetismul este fenomenul prin care se generează un câmp magnetic opus atunci când obiectul este introdus într-un câmp magnetic anume. Respectiv, materialele diamagnetice vor respinge materialele magnetice.

Paramagnetismul este fenomenul prin care un obiect introdus într-un câmp magnetic va fi atras de acel câmp magnetic. Este situația în care momentele magnetice interioare se aliniază în așa fel încât obiectul este atras de generatorul de câmp magnetic.

In ceea ce priveste magneții, există câteva tipuri de magneti permanenți: cei din materiale metlice, precum magnetita (
Fe3O4), cobaltul, nichelul, cei din materiale compozite, precum ferită ori AlNiCo și magneți din metale rare, precum magneții de neodim0fier-boron sau, mai simplu zis, magneții din neodim.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro
magnetism

AUDIO>> Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

—-
Surse:
– electron – http://en.wikipedia.org/wiki/Electron
– magnet – http://simple.wikipedia.org/wiki/Magnet
– magnetism – http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetism
– dimagnetism – http://en.wikipedia.org/wiki/Diamagnetism
– paramagnetism – http://en.wikipedia.org/wiki/Paramagnetism