Меню

Неодимовый магнит медной трубе

Неодимовый магнит медной трубе

Каталог магнитов

Магнит, медная труба и токи Фуко

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.

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:

Читайте также:  Пнд труба 16мм бухта 100м

Источник

Медная труба и неодимовый магнит — фокус, который удивит! .

Неодимовый магнит – это удивительный магнитный материал, который имеет огромное количество преимуществ. Магниты активно используют в разных областях деятельности человека, и они продолжают набирать обороты.

Необычные свойства неодимового магнита позволяют поистине называть его «волшебным». Одно из таких качеств можно увидеть при опыте с медной трубой, о котором мы расскажем далее.

Создание вихревых токов

Что такое эти вихревые токи? Электрические вихревые токи рождаются в проводящем металле, например меди, при воздействии магнитного поля. Любой образованный поток начинает создавать личное магнитное поле, которое в дальнейшем отражает исходное магнитное поле. Получение нескольких магнитных полей от электрических вихревых токов создает эффект парения. А лучшее проявление их происходит в проводящих материалах с небольшой окружностью.

Парение магнита в медной трубе

Если взять неодимовый магнит и пропустить его через медную трубу, то он будет парить, медленно опускаясь. Этот эффект происходит из-за магнитного отталкивания. Но что именно происходит?

Все достаточно просто и объясняется наукой. При падении магнита внутри медной трубы, его магнитное поле постоянно перемещается, создавая вихревые токи. При этом медь является проводящим металлом со своим магнитным полем. Таким образом, возникает противостояние магнитных полей трубы и самого магнита с вихревым током, что не позволяет магниту пролететь сквозь трубу, опуская его очень медленно.

На самом деле смотреть на этот опыт очень интересно и даже завораживающе. Можно проделать его самостоятельно, для этого потребуется:

  • Неодимовый магнит
  • Медная труба

Для большего эффекта можно сделать опыт в два этапа. Сначала бросить сквозь трубу не намагниченный магнит, а потом неодимовый магнит. Такое зрелище будет интересным не только для детей, но и для взрослых.

Источник

Медная труба и неодимовый магнит — фокус, который удивит! .

Неодимовый магнит – это удивительный магнитный материал, который имеет огромное количество преимуществ. Магниты активно используют в разных областях деятельности человека, и они продолжают набирать обороты.

Необычные свойства неодимового магнита позволяют поистине называть его «волшебным». Одно из таких качеств можно увидеть при опыте с медной трубой, о котором мы расскажем далее.

Создание вихревых токов

Что такое эти вихревые токи? Электрические вихревые токи рождаются в проводящем металле, например меди, при воздействии магнитного поля. Любой образованный поток начинает создавать личное магнитное поле, которое в дальнейшем отражает исходное магнитное поле. Получение нескольких магнитных полей от электрических вихревых токов создает эффект парения. А лучшее проявление их происходит в проводящих материалах с небольшой окружностью.

Парение магнита в медной трубе

Если взять неодимовый магнит и пропустить его через медную трубу, то он будет парить, медленно опускаясь. Этот эффект происходит из-за магнитного отталкивания. Но что именно происходит?

Все достаточно просто и объясняется наукой. При падении магнита внутри медной трубы, его магнитное поле постоянно перемещается, создавая вихревые токи. При этом медь является проводящим металлом со своим магнитным полем. Таким образом, возникает противостояние магнитных полей трубы и самого магнита с вихревым током, что не позволяет магниту пролететь сквозь трубу, опуская его очень медленно.

На самом деле смотреть на этот опыт очень интересно и даже завораживающе. Можно проделать его самостоятельно, для этого потребуется:

  • Неодимовый магнит
  • Медная труба

Для большего эффекта можно сделать опыт в два этапа. Сначала бросить сквозь трубу не намагниченный магнит, а потом неодимовый магнит. Такое зрелище будет интересным не только для детей, но и для взрослых.

Источник

Как магнит падает в медной трубе

Есть занимательный и красивый опыт: Если в медную трубу уронить постоянный магнит, то он будет падать замедленно — будто тело движется в невесомости или вдруг изменилась гравитация.

Читайте также:  Устройство водопропускной железобетонной трубы под автомобильной дорогой

Чтобы объяснить это явление, хватит школьных знаний по физике.

Мы знаем, что медь относится к слабомагнитным веществам. Медь не притягивается магнитом (не «прилипает» к нему), в отличие, например, от железа, кобальта, никеля. Поэтому, казалось бы, она не должна взаимодействовать с магнитом (а магнит с медью) и поэтому магнит в медной трубе должен падать так же, как в пластмассовой трубе или вообще без трубы. Но это не так.

Например, в опыте, описанном в этой статье в журнале «Успехи физических наук», магнит пролетает через метровую стеклянную трубку за 0,6 с, а через такую же медную — за 10 с.

Можно предположить, что важное значение имеет то, что медь проводит электрический ток. Действительно, из школьного курса физики нам известно явление электромагнитной индукции , открытое ещё Майклом Фарадеем в 1831 году: при изменении магнитного поля в проводящем контуре возникает ток (наведённый или индуцированный, его называют индукционным током).

В цельном куске металла изменяющееся магнитное поле порождает так называемые вихревые (круговые) токи (они же токи Фуко). Если индукционные токи с металле достаточно сильные, то они могут разогреть его и даже расплавить. Это используется в современных индукционных кухонных плитах (быстро меняющееся магнитное поле разогревает металлическую кастрюлю или сковороду) и в индукционных плавильных печах (в них быстро меняющееся магнитное поле разогревает кусок металла до расплавления).

Магнитное поле постоянного магнита не однородно: линии магнитной индукции у полюсов более густо расположены (магнитное поле там сильнее), а чем дальше от магнита, тем поле слабее. При падении магнита в медной трубе, магнитное поле в сечении трубы меняется и в ней возникают индукционные токи.

В школе все видели опыт Ленца (с прибором Петроевского): если в подвешенное на коромысле тонкое алюминиевое кольцо (алюминий — тоже слабомагнитный материал, как и медь) вдвигать магнит, то оно будет отталкиваться, а если выдвигать — то притягиваться. Если то же самое проделывать с алюминиевым кольцом с разрезом, то такого взаимодействия наблюдаться не будет. Объясняется это тем, что в замкнутом кольце ток возникает (индуцированный меняющимся магнитным полем вдвигаемого или выдвигаемого магнита), а в кольце с разрезом ток не возникает (разрыв в цепи).

Любой ток порождает вокруг себя магнитное поле. Индукционный ток в кольце — тоже. Кольцо с током само станет магнитом. Направление тока в кольце (и, соответственно, направление линий магнитной индукции или расположение полюсов) определяется по правилу Ленца: направление индукционного тока всегда таково, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающему индукционный ток.

Полюса этого магнита-кольца расположены так, чтобы в одном случае отталкивать магнит (на рисунке выше к магниту будет направлен полюс N и кольцо будет отталкиваться от одноимённого северного полюса магнита), а в другом — притягивать (если магнит выдвигать из кольца, то в кольце возникнет ток, направленный таким образом, что к магниту будет обращён южный полюс S). Для лёгкости запоминания можно так описать: При введении магнита в кольцо, магнитный поток нарастает и, чтобы его уменьшить, кольцо будет «стараться» отодвинуться от магнита, чтобы ослабить нарастание магнитного потока через него. При выдвигании магнита из кольца, магнитный поток через него будет уменьшаться и кольцо будет «стараться» придвинуться к магниту, чтобы не дать магнитному потоку через кольцо ослабиться.

Конечно, кольцо ни о чём не «думает», не выбирает своё поведение, а просто по законам физики меняющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое поле, которое заставляет двигаться электроны в проводнике «по кругу» вдоль линий напряжённости электрического поля, то есть возникает электрический ток, причём такого направления, что порождаемое этим током магнитное поле направлено против изменения внешнего поля, порождающего индукционный ток. Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии: Представим, что ток в кольце был бы другого направления. Тогда при вдвигании магнита в кольцо, оно притягивалось бы, а не отталкивалось, и магнитное поле менялось бы ещё сильнее, индукционный ток нарастал, магнит и кольцо всё быстрее бы сближались со всё большей скоростью, порождая ещё больший ток, способный производить всё большую работу — получается энергия из ниоткуда. И наоборот, если бы при выдвигании магнита из кольца, кольцо отталкивалось от магнита, то энергия бы исчезала без следа.

Читайте также:  Сделать ограждение для кустов из пластиковых труб своими руками

Медную трубу можно представить состоящей из многих проводящих колец, в каждом из которых при падении магнита возникает индукционный ток, который рождает собственное магнитное поле, стремящееся вытолкнуть магнит. Поэтому магнит падает в медной трубе замедленно по сравнению с падением в воздухе без трубы.

Источник

Как работает магнитный парашют: неодимовый магнит и медная труба 🕔 1 мин.

Магнитный парашют: как замедлить падение с помощью… магнита. Неодимовый магнит и медная (или алюминиевая) труба заставят ваших зрителей немало поломать голову над причинами наблюдаемого явления.

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 куска медной трубы.

Для эксперимента понадобится всего две вещи — это неодимовый магнит (лучше всего цилиндрический) и обычная металлическая труба из немагнитного материала, например меди. Внутренний диаметр трубы должен быть чуть больше (скажем, в полтора-два раза), чем внешний диаметр магнита. Ну а теперь попробуйте просто уронить магнит на пол — на первый раз вне трубы.

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.

Если вы ростом не с дядю Степу, то примерно через полсекунды услышите характерный стук магнита об пол (а если все-таки вы дяде Степе ровня, то понадобится на 0,1 с больше). А теперь поднимите магнит с пола и бросьте его внутрь ориентированной вертикально трубы. И пока вы ждете появления магнита из нижнего среза совершенно немагнитной (но обязательно проводящей!) трубы, попробуем объяснить, почему для этого нужно столько времени.

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).

Кстати, можете заглянуть в трубу через верхний торец — не застрял ли там магнит? Нет, не застрял — просто он падает очень медленно. Причиной тому неразрывная связь магнетизма и электричества. Движение магнита порождает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, наводит в трубе циркулирующие круговые токи.

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

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.

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

Статья «Магнитный парашют» опубликована в журнале «Популярная механика» (№9, Сентябрь 2013).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Adblock
detector