Den svævende stålkugle
Forsøg nr.: 124
Formål: At vise at nogle materialer er i stand til at lede magnetfelter.
Resume: To stålkugler holdes hen over en magnet. De to kugler vil tiltrækkes stærkere til hinanden end til magneten.
Nøgleord: Magnetfelter, magnetisk kraft, magnetisme, kræfter.
Beskrivelse:
Hvis en stålkugle holdes hen til en kraftig magnet, vil kuglen naturligvis sætte sig fast på magneten. Sætter man imidlertid endnu en stålkugle ovenpå den første og trækker denne kugle væk fra magneten, vil man overraskende nok opdage, at de to stålkugler tiltrækker hinanden kraftigere end den nederste stålkugle tiltrækkes at magneten til trods for, at den nederste kugle er i direkte kontakt med magneten.
Diagram over forsøget set fra siden.
Tiltrækningen mellem de to stålkugler er så kraftig, at det er muligt at løfte den nederste stålkugle helt fri af magneten så den svæver, kun holdt oppe af trækket fra den øverste stålkugle.
Den ene stålkugle svæver under den anden.
Forklaringen på forsøget ses i simuleringen:
Numerisk simulering af forsøget. Det ses tydeligt, at feltet er meget kraftigt mellem de to stålkugler.
Stålkuglerne er ferromagnetiske og har defor den evne, at de kan lede magnetfelter, de tiltrækker så at sige magnetiske feltlinjer. Da kuglerne er runde, vil de to kugler mødes i en meget lille kontaktflade, hvor felttætheden og derfor den magnetiske kraft, er ekstremt stor. Som det det let ses på simuleringen, er felttætheden faktisk langt større end mellem den nederste stålkugle og magneten.
Med lidt øvelse er det også muligt at udføre forsøget på hovedet.
Dette forsøg er indsendt til Fysikbasen af Robert Jensen fra DTU.
Spørgsmål og svar:
Hvorfor sidder kuglerne overhovedet ikke fast på magneten?
Du anvender sikkert ikke-magnetiske stålkugler. Nogle typer rustfrit stål er meget lidt magnetisk. Prøv nogle andre kugler.
Hvorfor sidder kuglen bedre fast til magneten end til den anden stålkugle?
Det er vigtigt, at stålkuglen er nogenlunde på midten af magneten, da feltet er ret stort langs kanten - ofte større end feltet mellem de to stålkugler. Det kræver en smule øvelse at trække kuglerne af magneten. Man kan eventuelt starte med at lægge en hånd hen over magneten og derefter lægge den ene stålkugle oven på hånden. Man kan nu uden videre løfte kuglen af hånden med den anden kugle.
Er det vigtigt at kuglerne har en bestemt størrelse?
Nej, næsten alle størrelser kan bruges, bare de ikke er alt for store i forhold til magneten. Det er klart lettest at få forsøget til at virke, hvis den ene kugle er mindre end den anden. Læg i så fald den lille stålkugle tættest på magneten; det giver en lille afstand mellem den øverste kugle og magneten, samtidig med at man har en god stor kugle at holde fast i.
Hvorfor falder kuglen ikke af igen, når jeg fjerner den helt fra magneten?
Fordi du flytter den meget forsigtigt. Stålkuglerne kan godt opnå en lille magnetisering, også når de er fjernet fra magneten, og de kan derfor godt finde på at blive ved med at hænge sammen. Selv en ganske lille rysten på hånden vil dog få dem til at falde fra hinanden, hvis du ikke længere er tæt på magneten.
Udstyr og materialer:
Stærk magnet
Stålkugler
Referencer:
R. De Carvalho: "The incredible levitating penny", Phys. Educ. 42, 125 (2007).
PIRA DCS: 5H10.50 (Elektricitet og magnetisme: Magnetiske felter og kræfter)
Opdateret: 10.08.2008
Har du kommentarer, rettelser eller tilføjelser til dette forsøg, så send en til FYSIKBASEN.DK.
|