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
Stiinta

Magneți antigravitaționali? Nimic mai fals. Doar legea lui Lenz în acțiune


Mai știi experimentul cu magneți într-un tub de cupru? Explicația nu este tocmai simplă, dar este accesibilă. Cu toate acestea fenomenul “magneților antigravitaționali” uimește de fiecare dată. Zici că ai de-a face cu magie pe când este vorba doar de legile fizicii în acțiune. Mai precis este vorba de legea lui Lenz.

Legea lui Lenz, elaborată pe la 1833, cu aproape două veacuri în urmă, spune așa:


Un curent electric
generat de un câmp magnetic variabil
va crea propriul său câmp magnetic
care se opune câmpului magnetic ce a generat acel curent electric.

Cam greu de înțeles din prima, dar se poate vedea din experimentul de mai sus: se ia un magnet, se introduce în interiorul unui tub de cupru, care de fel nu este atras de magneți, și apoi este accelerat în acel tub. Numai mișcând rapid magnetul într-un tub metalic se va genera un curent electric.

Ei bine, acolo unde există un curent electric există și un câmp magnetic generat de acesta. Lenz și-a dat seama că acel câmp magnetic are sens opus câmpulu magnetic inițial. Astfel, căderea magnetului este încetinită datorită interacțiunii dintre cele două câmpuri magnetice.

Frumoasă și elegantă această lege a lui Lenz.