Магнитна Левитация

Възникващата при явлението електромагнитна сила се използва за противодействие на гравитационната сила.

Теоремата на Ърншоу доказва недвусмислено, че не е възможно да се постигне стабилна левитация чрез електрически заредени тела или магнити. Силите действащи на даден обект, които са следствие на гравитацията и електростатично или магнитостатично полета създават нестабилно положение на обекта в пространството. Въпреки това съществуват някои възможности за получаване на левитация; това е възможно: чрез изкуствена компютърно управлявана стабилизация, при магнитния жироскоп (левитрон), както и при някои диамагнетици.

Има няколко метода за да се постигне левитация за практически цели. Най-често използваните такива, при магнитно левитираните влакове са сервостабилизираното електромагнитно окачване (ЕМО), електродинамичното окачване (ЕДО) и индуктрак.

Материал, който е диамагнитен, отблъсква магнитното поле. Теоремата на Ърншоу не е валидна за диамагнетици. Последните имат поведение противоположно на това на типичните магнити, поради факта, че тяхната относителна магнитна проницаемост е μ_r< 1. Всяка субстанция с диамагнитни свойства бива отблъсквана от магнит. Възникналата сила е значително по-малка в сравнение силата на отблъскване между срещуположните полюси на нормални магнити. Диамагнитна левитация може да бъде демонстрирана от много тънка и лека пластина (люспа) от пиролитен графит или бисмут провесена над сравнително силен постоянен магнит (с магнитно поле около 1,5 Т). Тъй като и водата има такива свойства, е възможна и левитацията на капки вода или на обекти съдържащи вода. Магнитното поле при такива експерименти трябва да е значително по-силно (от порядъка на 16 Т).

За получаване на диамагнитна левитация трябва да е изпълнен следния критерий: ${\displaystyle B{\frac {dB}{dz}}=\mu _{0}\,\rho \,{\frac {g}{\chi }}}$ , където:

• ${\displaystyle \chi }$  е магнитната възприемчивост
• ${\displaystyle \rho }$  е плътността на веществото
• ${\displaystyle g}$  е земното ускорение (9.8 m/s²)
• ${\displaystyle \mu _{0}}$  е магнитната проницаемост на вакуум
• ${\displaystyle B}$  е магнитното поле (плътност на магнитния поток)
• ${\displaystyle {\frac {dB}{dz}}}$  е степента на промяна на магнитното поле по вертикалната ос

Допускайки идеални условия по оста z на електромагнит (соленоидална намотка):

• Водата левитира при ${\displaystyle B{\frac {dB}{dz}}\gg 1400\ \mathrm {T^{2}/m} }$ 
• Графита левитира при ${\displaystyle B{\frac {dB}{dz}}\gg 375\ \mathrm {T^{2}/m} }$ 

Свръхпроводниците могат да бъдат считани за идеални диамагнетици (μ_r = 0), тъй като те напълно отблъскват магнитното поле, това се обяснява с така наречения ефект на Майснер. Това важи за свръхпроводниците от първи род. Левитацията на магнита е стабилизирана поради замръзването на магнитния поток в свръхпроводниците от втори род. Този принцип е използван при електродинамичното окачване (ЕДО) на левитиращи влакове.

 

Стабилизирана чрез въртене магнитна левитация се получава при въртене на постоянен дисков магнит оформен във формата на пумпал над постоянен пръстеновиден магнит. Явлението се обяснява от една страна чрез жироскопичния момент, който се създава при въртене на пумпала. Този момент стабилизира положението на въртящия се пумпал в радиално направление по подобен начин на жироскопа. Явлението е открито от Рой Хариган в края на 70-те години. По късно през 90.те се появява играчка, действаща на този принцип, наречена левитрон.

Тази магнитна левитация не може да бъде обяснена само с жироскопичната стабилизация. Тя е по-скоро макроскопичен аналог на магнитните ниши, в които се прихващат елементарни частици с квантов магнитен момент. Процесът има адиабатен характер. [1,2]

• Martin D. Simon, Lee O. Heflinger, S. L. Ridgway. Spin stabilized magnetic levitation. Am. J. Phys. 65 (4), 1997.
• M. V. Berry. The ${\displaystyle Levitron^{TM}}$ : An adiabatic trap for spins. Proc. R. Soc. London, 1996.

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата Magnetic levitation в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите. ​ ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни.​

• ((en)) Квантова левитация
• Magnetic Levitation - Science is Fun
• International Maglev Board: Info, Photos
• Maglev video gallery Архив на оригинала от 2007-01-24 в Wayback Machine.
• How can you magnetically levitate objects?
• Levitated aluminum ball (oscillating field)
• Instructions to build an optically triggered feedback maglev demonstration
• Videos of diamagnetically levitated objects, including frogs and grasshoppers Архив на оригинала от 2004-10-13 в Wayback Machine.
• Larry Spring's Mendocino Brushless Magnetic Levitation Solar Motor Архив на оригинала от 2006-03-25 в Wayback Machine.
• Spin-stabilized Magnetic Levitation: The History of a Discovery