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集齐六颗磁铁,召唤“悬浮怪兽” | 正经玩

2017-10-14 yangfz & Lixy 中科院物理所


正经玩每周六上午会推送一个好玩的科学实验,可以由家长大朋友带着小朋友在家里动手操作。希望正经玩陪您度过每一个温馨的亲子周末,让小朋友的童年充满知识、爱和陪伴。


引子与先睹为快


曾经沧海,磁悬浮是高端科技的代名词

磁悬浮列车也是代表未来的产业

而今,随着高铁的普及

磁悬浮列车似乎已经逐渐淡出人们视野



当年,浦东创世纪般的磁悬浮列车

已在那条铁轨上静静躺了十几年

没有扩建,也没有再建另一条线路

他没能成双成对,只好每日形影相吊

此情可待成追忆?

不过,追忆归追忆今天我们

就要带你们拨开磁悬浮列车神秘的面纱

用最简单的装置,探究悬浮的美

先来一睹为快



实验器材与实验过程



 
 

所标杯、泡沫、柱形磁铁(半径一大一小,有孔最好)、木棍(或其他支撑物)、电池、玻璃板、图钉、胶水、刀子、尺子


(你们看这个泡沫塑料板也没有很熟悉?

首先将木棍和小号磁铁连接起来

将图钉用胶水粘在前端

下面我们称整体为悬浮物



然后在泡沫上挖四个洞来固定大号柱形磁铁



这个时候一定要注意洞的大小和间距

两洞的间距要等于悬浮物上两磁铁的间距



将大号磁铁放入洞里

同时用小号磁铁进行试探

确保两端小号磁铁和大号磁铁是相互排斥的



将玻璃板放置在前面

将图钉紧贴玻璃板

小心地悬浮物平行磁铁放置



我们就可以得到磁悬浮啦!



然后小心地转动悬浮物

由于摩擦小,转动会持续很长时间



也可以换个角度看

悬浮物静静地转动着



我们还可以用电池做连接物



用所标杯换下玻璃板

(所标杯:这下不是花瓶了)



这时如果用导线连接电池两端



却什么也没发生

但是

另一个视频却发生了些什么



欢迎大家在评论区发表自己的看法


原理解说



这个实验的原理很简单

只是基于磁铁同性相斥来抵抗重力

关键点在于必须有一个外界的支撑点

在电磁学中恩绍定理指出

不允许仅靠永磁体实现稳定的悬浮

也不允许永磁体和软磁体实现悬浮

这是因为此时势场为马鞍形,类似这样

在仅利用永磁体时

如果我们将一个方向固定

则另一个方向为极小值

此时即为本实验实现磁悬浮的情况

还有另外一种方法

如果将马鞍面旋转起来

则仍可以利用时间平均效应实现磁悬浮

这就是市场上见到的陀螺磁悬浮


这与现代物理学中冷却原子技术的某些思想有相通之处

当然还有其他方法实现磁悬浮

比如超导体、以及抗磁性物质等

大家一定注意到悬浮状态的悬浮物

受到一点外力后就开始不断转动

根本停不下来

这是因为悬浮时的阻力很小,能耗很低

悬浮状态的列车同样如此

受到摩擦阻力很小,几乎只来自空气阻力

因此,它的速度非常快

浦东的磁悬浮列车运行速度可达430km/h

全长30公里只需要7~8分钟

在陆地交通方面已经无可匹敌

上期回顾


NO.74微版LIGO

01-付喜锦的实验分享如下:

02-夏目漱石的实验分享如下:

03-原子的实验分享如下:

(实验光为激光笔光)

04-原子的实验分享如下:

(与3号作者非同一人,名字重合而已,请在投票时注意)

05-愿为登山之人的实验分享如下:

06-鹤儿的实验分享如下:

07-廖鑫的实验分享如下:

投票时间于10月17日00:00(即星期二12点整)截止


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往期回顾




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