Что будет если бросить магнит в медную трубу


Магнит, медная труба и токи Фуко

 

Уважаемые клиенты!

 

Продолжаем изучать физические явления и необычные эффекты с магнитами.

 

Многие даже вполне взрослые люди не понимают связь между магнетизмом и электричеством. Между тем эта связь лежит в  основе практически всей современной электротехники — от генераторов до электродвигателей. А показать ее проще всего с помощью обычного магнита и  медной трубы.

 

Для эксперимента понадобится всего две вещи — это неодимовый магнит и обычная металлическая труба из немагнитного материала, например, из меди. Внутренний диаметр трубы должен быть чуть больше, чем сам магнита. Ну а теперь попробуйте просто уронить магнит на пол — на первый раз вне трубы. И второй раз, в трубу.

В первом случае, магнит просто упадет на пол, примерно через секунду. А теперь поднимите магнит с пола и бросьте его внутрь трубы. Трубу при этом держите вертикально. И пока вы ждете появления магнита из нижнего среза совершенно немагнитной (но обязательно проводящей!) трубы, попробуем объяснить, почему для этого нужно столько времени. Если заглянуть внутрь трубы, то мы увидим, что магнит медленно, как будто парит, опускается вниз.

Причиной тому неразрывная связь магнетизма и электричества. Движение магнита порождает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, наводит в трубе циркулирующие круговые (вихревые) токи.

А эти токи порождают магнитные поля, которые взаимодействуют с полем магнита, замедляя его падение. Ну вот, теперь вы знаете причину, и можете продемонстрировать своим друзьям эффектный фокус. Точнее, сможете это сделать, когда магнит, наконец, пролетит трубу до конца.

Что же это за токи?

Вихревые токи, или токи Фуко́ (в честь Ж. Б. Л. Фуко) — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного поля.


      

Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть замкнуты в кольце. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы.

Впервые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д. Ф. Араго (1786—1853) в 1824 г. в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. За счёт вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, было объяснено несколько лет спустя M. Фарадеем с позиций открытого им закона электромагнитной индукции: вращаемое магнитное поле наводит в медном диске вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитной стрелкой. Вихревые токи были подробно исследованы французским физиком Фуко (1819—1868) и названы его именем. Он открыл явление нагревания металлических тел, вращаемых в магнитном поле, вихревыми токами.

Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем.

 

Так и произошло с нашим магнитом, когда мы опустили его в медную трубу.

 

1) По мере падения магнита магнитный поток в трубе изменяется таким образом, что индуцирует (наводит) электрический ток, направление которого определяется по правилу Ленца. Этот ток в свою очередь порождает магнитное поле.

2) Самое простое объяснение наблюдаемого явления основано на двух базовых принципах электромагнетизма:

1. Изменение магнитного поля наводит в окружающих проводниках электрический ток.

2. Электрический ток порождает связанное с ним магнитное поле.

Падение будет тормозиться независимо от ориентации магнита (и даже при перевороте во время падения).

3) Над падающим магнитом магнитный поток уменьшается. Направление тока при этом таково, что магнитное поле этого тока притягивает магнит сверху, затормаживая падение.

4) Под падающим магнитом магнитный поток нарастает. Направление тока при этом таково, что магнитное поле этого тока отталкивает магнит снизу, тоже затормаживая падение.

 

У нас вы можете приобрести готовое решение для проведения экспериментов и фокусов:

Медная труба + мощный неодимовый магнит неодимовый

 

 

 

Следите за ностями!

 

BBC - Теория взрыва

Типы магнетизма

Атомы, крошечные невидимые частицы, из которых состоит каждое вещество вокруг нас, содержат еще более мелкие частицы, называемые электронами. То, как эти электроны располагаются в веществе, влияет на его поведение вблизи магнита.

На очень простом уровне электроны имеют тенденцию образовывать пары. Если они не могут этого сделать, остаются одинокие электроны. Непарные электроны важны для создания сильных магнитных эффектов.

Для многих магнетизм означает, что магниты на холодильник прилипают к стенке холодильника, сделанного из стали. Такое магнитное притяжение - довольно сильный эффект. Он называется ферромагнетизм .

Некоторые вещества, которые не кажутся магнитными, на самом деле показывают другое, гораздо более слабое действие. Медь - один из таких материалов. Он отталкивается (отталкивается) мощными магнитами из-за его диамагнетизма .

Толкающая вода

Вода также диамагнитна, поэтому предметы, в которых много воды, можно перемещать с помощью неодимового магнита.Посмотрите, в каких фруктах достаточно воды, чтобы их можно было толкать с помощью магнита. Есть один предлагаемый метод в веб-ссылках вверху справа на этой странице.

В лаборатории отталкивание воды очень сильными магнитами (более мощными, чем здесь неодимовые) даже использовали для левитации мелких животных. Пожалуйста, не раздражайте домашних или диких животных какими бы магнитами у вас ни были. Вы не сможете их переместить и можете нанести им вред.

.

Что происходит, если уронить магнит через медную трубку?

Ааа, Физика, ты никогда не перестаешь меня удивлять. Сегодняшняя потрясающая научная демонстрация представлена ​​вам по закону Ленца. Генрих Эмиль Ленц был немецким физиком, который сформулировал закон электромагнитной индукции еще в 1833 году. Наиболее упрощенное объяснение закона состоит в том, что когда в проводнике индуцируется ток, создается магнитное поле, которое противодействует действию, которое производит ток. .

Посмотрите, как это работает в видео на YouTube ниже:

В итоге: магнит индуцировал ток в медной трубе, который, в свою очередь, создавал магнитное поле. Затем направление этого тока противодействовало изменению поля магнита, в результате чего магнит отталкивался и, таким образом, падал медленнее. Аккуратно.

.

Вот что происходит, когда магнит падает через медную трубу

НАМ НУЖНА ВАША ПОМОЩЬ
Мы стремимся к тому, чтобы наш контент оставался свободным и независимым, что означает отсутствие платного доступа, спонсируемых сообщений, раздражающих рекламных акций или платы за подписку .

Если вам нравится наш контент, и вы хотите помочь, пожалуйста, поставьте лайк и поделитесь в социальных сетях и рассмотрите возможность внесения вклада:

Пожертвуйте TheWatchTowers - НЕЗАВИСИМАЯ БЕСПЛАТНАЯ ПРЕССА.

.

Посмотрите, как этот магнит медленно левитирует в медной трубе

Посмотрите, что происходит, когда магнит вращается через медную трубку.

Вращающийся магнит индуцирует ток в медной трубе, который, в свою очередь, создает собственное магнитное поле. Это магнитное поле противостоит полю магнита и, таким образом, отталкивает его. Вес магнита по-прежнему превышает противодействующую силу, поэтому он продолжает падать, но с гораздо меньшей скоростью.

Вращая трубку до того, как магнит достигнет основания, магнит может оставаться в подвешенном состоянии.

Via Александр Геч

.

Смотрите также