Диамагнитный левитатор из кристаллов висмута
2019-12-02, Ar Ar
Здравствуйте, уважаемые читатели и самоделкины!
В данной статье, автор YouTube канала «NightHawkInLight» расскажет Вам, как он изготовил левитатор.
Быть может читателю будет интересно узнать, что такой металл, как висмут, обладает рядом совершенно удивительных свойств. Во-первых, он легко плавится при достаточно низких температурах (271,4°C); во-вторых, он способен образовывать формации кристаллов невиданной красоты. Но в основу данного проекта автор положил совсем другое его качество…
Дело в том, что висмут является отличным диамагнетиком. Он формирует собственные магнитные поля, которые оказывают противодействие любому другому полю, идущему извне. Учитывая эту особенность висмута, реагировать на приближение магнита противоположным по сравнению с железом способом, а именно отталкивая его, можно использовать такое свойство висмута в практических целях.
Материалы.
— Висмут 99,99%
— Неодимовый круглый магнит 50 мм x 30 мм
— Неодимовые магниты
— Медная труба
— Древесина твердых сортов
— Двухкомпонентная эпоксидная смола
— Наждачная бумага.
Инструменты, использованные автором.
— Газовая плита
— Ножовка
— Сверлильный станок.
Процесс изготовления.
Итак, автор намерен использовать описанное свойство данного металла для создания так называемого статического «кармана» из двух противодействующих магнитных полей. Находясь в таком «кармане», маленький магнит способен успешно левитировать между двумя магнитными полюсами.
Практически это очень трудно найти такое положение магнита, при котором он будет зависать в промежуточном пространстве. Не важно, насколько точны и аккуратны Вы будете, магнит будет то срываться вниз, то прилипать к верхнему магниту.
Диамагнитный левитатор, который собирается сконструировать автор, возьмет отталкивающую силу двух диамагнетиков за основу.
Висмут будет находится с обеих сторон в точке баланса, не давая левитирующему магниту слишком далеко отходить от центральной позиции. Каждый из слитков будет нейтрализовывать притягивающую силу другого, расположенного напротив магнита, приводя в равновесное состояние предмет, находящий между двумя полюсами.
Сначала автор растапливает в стальной ёмкости имеющиеся у него старые обломки висмута.
А затем выливает получившуюся густую жидкость в небольшую керамическую посуду. Но прежде он немного прогревает керамику, чтобы она не лопнула, когда в неё станут наливать раскалённый металл.
Автор всё же не рекомендует отливать металл самостоятельно таким вот способом.
Получились вот такие слитки.
Теперь автор приступает к изготовлению рамки будущей конструкции, в которой будет левититовать магнит. Для неё мастер подготавливает деревянные планки, стальные шпильки, набор гаек и шайб. Резьба на стержнях позволит настраивать конструкцию под нужную высоту, когда автор станет вычислять то самое срединное положение магнита, при котором тот не сможет «прилипнуть» ни к одному из полюсов.
На каждой планке он размечает центр, а также ставит отметки в тех местах, где будут сверлиться угловые отверстия.
Затем мастер складывает все три планки вместе и перетягивает их малярной лентой.
Он сверлит их единым блоком так, чтобы не возникло никакого смещения отверстий.
В одной из трёх планок ещё сверлится центральное отверстие. Это и есть самая верхняя планка, на которой будет крепиться регулировочный болт, держащий подъёмный магнит.
Слитки крепятся к двум другим дощечкам, у которых нет отверстий посередине. Они приклеиваются на эпоксидную смолу.
Вся конструкция выстраивается на основе металлических стержней. С помощью гаек и шайб каждая перекладина выставляется на нужный уровень.
Верхняя перекладина специально предназначена для крепления поднимающего магнита. Последний примагничивается к болту, пропущенному через центральное отверстие и закреплённому гайкой. Гайку можно при необходимости отпускать или, напротив, притягивать. Магнит располагается с нижней стороны планки.
Левитатор готов. Остаётся только настроить его. В распоряжении автора имеется множество неодимовых магнитов разной величины. Предстоит определить, сколько и какого именно размера магнитов понадобится для того, чтобы уравновесить магнитные поля.
Самой лучшей комбинацией оказался самый крупный дюймовый магнит в паре с маленьким магнитом кубической формы на 1/8 дюйма.
Самым сложным моментом оказалось выставить все элементы конструкции таким образом, чтобы достичь устойчивой левитации «подопытного» магнита.
И вот, наконец, долгожданный эффект — магнит парит! Если оставить эту установку, как есть, магнит сможет пребывать в таком подвешенном состоянии ещё не менее 100 лет, прежде чем потребуется вновь перенастраивать конструкцию вследствие потерь в силе магнитного поля.
Даже если раскачивать установку из стороны в сторону, магнит продолжает парить!
Убедившись на практике в возможности создания такого левитатора, автор решает создать вторую, более изысканную по дизайну конструкцию.
Для этого он решает вновь расплавить слитки. Как мы помним, на них присутствуют следы эпоксидной смолы, которая может давать едкие испарения.
Как только висмут расплавился, смола всплыла на поверхность. Её оказалось довольно просто снять вилкой.
Затем автор сливает висмут в алюминиевый контейнер, который, по задумке автора, имеет как раз нужную форму для будущего дизайна.
Для обнажения полученных кристаллов, в определенный момент жидкий висмут нужно слить из центра емкости.
Однако из-за того, что висмут стал слишком быстро остывать со дна в новой ёмкости, начали формироваться кристаллы не очень правильной и зрелищной формы.
Ему приходится повторить эксперимент, предварительно подложив под форму подставку из стекловолокна, которая несколько замедлила процесс остывания металла.
Эти кристаллы получились значительно интересней.
Тогда автор решает использовать в качестве тигля сам плавильный ковш. Он ставит его также на подставку из стекловолокна и располагает под небольшим наклоном. И получает замечательный результат!
Мастер распиливает слиток и заглядывает внутрь…
С помощью шлифовки на наждачной бумаге автору удалось добиться ровных, гладких краёв застывшего материала. Это и будут основные пластины.
Перед Вами все элементы последней модели левитатора.
Деревянная основа, к которой прикрепляется нижняя диамагнитная панель.
Но вся настройка системы будет производиться за счёт подвижной верхней панели и панели с подъёмным магнитом. Дюймовая медная трубка будет стойкой верхних панелей.
Плитка с кристаллами висмута приклеивается к деревянной панели с отверстием в центре. Этим отверстием она и надевается на трубу.
Под своим весом панель несколько накреняется вперёд, что не даёт ей соскальзывать вниз по трубке. Для большей надежности фиксации можно просто смазать отверстие канифолью. В то же время её можно легко подстраивать при необходимости.
Подъёмный магнит устанавливается на похожей деревянной панели, к которой прежде прикрепляется широкая стальная пластина. Теперь магнит можно перемещать в любое место пластины или его можно заменить другим подходящим магнитом, что даёт массу возможностей для экспериментов.
Вот такая простая и сложная одновременно получилась установка.
Спасибо автору за очень интересный эксперимент!
Всем хорошего настроения, удачи, и интересных идей!
Авторское видео можно найти здесь.
Этот пост может содержать партнерские ссылки. Это означает, что я зарабатываю небольшую комиссию за ссылки, используемые без каких-либо дополнительных затрат для вас. Дополнительную информацию смотрите в моей политике конфиденциальности.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.