Analogni Levitron na PWM. Svojim rukama stvaramo efekt levitacije koristeći Arduino Levitron na trajnim magnetima

Princip rada: U ovom krugu se stvara privlačna sila između elektromagneta i trajnog magneta. Ravnotežni položaj je nestabilan, pa se sustav koristi automatska kontrola i upravljanje. Kontrolni senzor je magnetski kontroliran senzor položaja temeljen na Hall efektu MD1. Nalazi se u sredini kraja zavojnice i osiguran je. Zavojnica je namotana lakiranom žicom 0,35-04 mm, i ima oko 550 zavoja. LED HL1 svojim sjajem pokazuje da krug radi. Dioda D1 osigurava brzinu zavojnice.

Shema radi na sljedeći način. Kada je uključen, struja teče kroz zavojnicu, koja stvara magnetsko polje i privlači magnet. Da se magnet ne bi preokrenuo, stabilizira se tako da se na njega pričvrsti nešto odozdo. Magnet poleti i privuče ga elektromagnet, ali kada magnet uđe u domet senzora položaja (MD1), on ga isključuje svojim magnetskim poljem. Senzor, pak, šalje signal tranzistoru, koji isključuje elektromagnet. Magnet pada. Nakon što je napustio zonu osjetljivosti senzora, elektromagnet se ponovno uključuje i magnet ponovno privlači elektromagnet. Dakle, sustav kontinuirano oscilira oko određene točke.

Shema:

Za montažu trebamo:

1) otpornici 270Ohm i 1kOhm (0,125W)

2) tranzistor IRF 740

3) LED

4) dioda 1N4007

5) Hallov senzor AH443

6) razvojna ploča

7) lakirana žica 0,35-0,4mm

+ kućište, lemilo itd.

Shema:

Sastavljamo zavojnicu. Okvir se može napraviti pomoću tankog lista stakloplastike i starog flomastera.

Izrez: (približna veličina zavojnice: visina - 22 mm, promjer - 27 mm)

Zalijepiti zajedno:

Namotamo otprilike 550 zavoja: (lakirana žica 0,35-0,4 mm, u rinfuzi, ali pokušavamo manje-više ravnomjerno namotati)

Lemljenje kontrolne ploče: (Koristio sam obični 3,5 mm miniJack kao konektor za napajanje)

Prikaz izvoda:

Radi lakše montaže, možete koristiti pin konektore:

Izrezali smo sve potrebne rupe u tijelu:

Stavimo sve na svoje mjesto:

Sada morate napraviti nosač za zavojnicu:

Pričvrstimo ga na tijelo i pričvrstimo zavojnicu:

Ovako trebate saviti Hall senzor, zalemiti žice na njega:

Povežimo sve na hrpu:

Nakon što izvadimo magnet, potrebno je odrediti kojom stranom ćemo ga usmjeriti prema elektromagnetu. Da bismo to učinili, postavljamo i privremeno fiksiramo Hall senzor na samom dnu zavojnice. Uključujemo Levitron (LED treba svijetliti) i donosimo magnet. Ako ga privlači zavojnica, tada je magnet pravilno usmjeren, ali ako ga magnetsko polje zavojnice gura van, tada se magnet mora okrenuti. Nešto lagano treba pričvrstiti na dno magneta. U mom slučaju to je LED.

Pomicanjem Hall senzora postižemo stabilno lebdenje na maksimalnoj udaljenosti od zavojnice. Popravimo to:

Levitron je, kao što znate, vrh koji se okreće u zraku iznad kutije u kojoj radi izvor. magnetsko polje. Levitron možete napraviti od popularnog Hall senzora.

Što je Levitron

PAŽNJA! Pronađen potpuno jednostavan način za smanjenje potrošnje goriva! Ne vjeruješ mi? Automehaničar s 15 godina iskustva također nije vjerovao dok nije probao. A sada štedi 35.000 rubalja godišnje na benzinu!

Levitron je igračka. Nema smisla kupovati ga ako znate mogućnosti proizvodnje domaći uređaj. Neće biti ništa komplicirano u dizajnu takvog Levitrona, ako ga ima regularni senzor hala, na primjer, kupljena za autodistributera, i ostavljena za buduću upotrebu.

Trebali biste znati da se efekt levitacije uvijek promatra u prilično uskoj zoni. Takve stvarnosti donekle ograničavaju slobodu djelovanja obrtnika, međutim, uz strpljenje i vrijeme, uvijek možete učinkovito i učinkovito postaviti Levitron. Praktički neće pasti ili skočiti.

Levitron iz Hall senzora

Levitron za Hall senzor i ideja njegove proizvodnje je jednostavna, kao i sve genijalno. Zahvaljujući sili magnetskog polja, komad bilo kojeg materijala s elektromagnetskim svojstvima diže se u zrak.

Za stvaranje efekta "lebdenja", lebdenja u zraku, veza je napravljena sa visoka frekvencija. Drugim riječima, čini se da magnetsko polje podiže i baca materijal.

Dizajn uređaja je previše jednostavan, pa čak i školarac koji nije uzalud sjedio kroz lekcije fizike moći će sve izgraditi sam.

1. Trebate LED (njegova boja se odabire ovisno o individualnim preferencijama).
2. Tranzistori RFZ 44N (iako će to učiniti bilo koji terenski uređaj blizu ovih parametara).
3. Dioda 1N 4007.
4. Otpornici 1 kOhm i 330 Ohm.
5. Zapravo, sam Hall senzor (A3144 ili neki drugi).
6. Bakrena žica za namotavanje dimenzija 0,3-0,4 mm (oko 20 metara će biti dovoljno).
7. Neodimijski magnet u obliku tablete 5x1 mm.
8. Punjač od 5 volti namijenjen za mobilne telefone.

Sada detaljno o tome kako se provodi montaža:

• Okvir za elektromagnet izrađen je s potpuno istim parametrima kao na fotografiji. 6 mm je promjer, oko 23 mm je duljina navijanja, 25 mm je promjer obraza s marginom. Okvir je izrađen od kartona i običnog lista za bilježnicu pomoću superljepila.

• Kraj bakrene žice fiksira se na kolut, a zatim se izvodi namotavanje (oko 550 okretaja). Nije važno na koji ga način navijate. Drugi kraj žice je također fiksiran, zavojnica je za sada odložena.
• Sve lemimo prema dijagramu.

• Hallov senzor je zalemljen na žice i zatim postavljen na zavojnicu. Morate ga umetnuti unutar zavojnice i pričvrstiti ga improviziranim sredstvima.

Pažnja. Osjetljivo područje senzora (može se odrediti iz dokumentacije za Hall senzor) treba izgledati paralelno s tlom. Stoga, prije umetanja senzora u zavojnicu, preporuča se malo savijati ovo mjesto.

• Zavojnica je obješena i napaja se preko prethodno zalemljene ploče. Zavojnica je fiksirana pomoću stativa.

Sada možete provjeriti kako Levitron radi. Bilo koji naelektrizirani materijal može se dovesti do zavojnice odozdo. Zavojnica će ga ili privući ili odbiti, ovisno o polaritetu. Ali potreban nam je materijal da visi u zraku, da lebdi. To će biti slučaj ako oblik materijala nije premalen u odnosu na zavojnicu.

Bilješka. Ako je magnet u obliku tablete mali, tada neće lebdjeti vrlo učinkovito. Može pasti. Da biste uklonili pogreške u radu, morate pomaknuti težište materijala na dno - običan komad papira poslužit će kao opterećenje.

Što se tiče LED-a, ne morate ga instalirati. S druge strane, ako želite više efekta, možete organizirati show s pozadinskim osvjetljenjem.

Domaći Levitron u klasičnoj verziji bez senzora

Kao što vidite, zahvaljujući prisutnosti Hall senzora, bilo je moguće proizvesti prilično impresivnu igračku. Međutim, to uopće ne znači da se to ne može učiniti bez senzora. Naprotiv, domaći Levitron u klasičnoj verziji samo je veliki magnet iz zvučnika (13-15 cm u promjeru) i mali prstenasti magnet za vrh (2-3 cm u promjeru), bez upotrebe senzora.

Os vrha obično je izrađena od stara olovka ili olovkom. Glavna stvar je da je šipka odabrana tako da se čvrsto uklapa u središte prstenastog magneta. Zatim se odreže višak ručke (dužine oko 10 cm zajedno s pričvršćenim magnetom za vrh, što vam je potrebno).

Klasična shema proizvodnje za Levitron također podrazumijeva prisutnost desetak različitih podloški izrezanih od debeli papir. Za što su oni potrebni? Ako je u gore opisanom slučaju korišten i papir, i kao što se sjećamo - za pomicanje težišta prema dolje ili, jednostavnije, za podešavanje. I ovdje je isto. Za idealno podešavanje vrha bit će potrebne podloške (ako je potrebno, postavljaju se nakon prstenastog magneta na šipki).

Pažnja. Kako bi vrh domaće izrade savršeno lebdio, osim podešavanja podloškama, ne morate pogriješiti s polaritetom. Drugim riječima, postavite prstenasti magnet koaksijalno s velikim magnetom.

Ali to nije sve. I u prvom slučaju (koristeći Hallov senzor) i u drugom, potrebno je postići idealnu ravnomjernost izvora privlačnosti. Drugim riječima, postavljanje velikog magneta na ideal ravna površina. Da biste to postigli, koristite drveni podmetači raznih debljina. Ako magnet ne sjedi ravno, postolje se postavljaju s jedne ili s više strana, čime se podešava ravnomjernost.

Platforma Levitrons

Platformni krug Levitrona u pravilu se razlikuje po prisutnosti ne jednog, već nekoliko izvornih magneta. U ovom slučaju, materijal ili vrh koji lebdi u zraku težit će pasti na jedan od magneta, krećući se s okomita os. Da biste to izbjegli, morate biti u mogućnosti prilagoditi središnju zonu privlačnosti, i to savršeno točno.

I tu u pomoć dolaze te iste zavojnice s umetnutim Hallovim senzorom. Neka budu dvije takve zavojnice, a treba ih postaviti točno na sredinu platforme, između magneta. Na dijagramu će izgledati ovako (1 i 2 su magneti).

Iz dijagrama postaje jasno da je svrha upravljanja zavojnicama stvaranje horizontalne sile, središta privlačenja. Ta se sila formalno naziva Fss i usmjerena je prema osi ravnoteže kada dođe do pomaka, koji je na dijagramu označen kao X.

Ako spojite zavojnice tako da puls stvara zonu s obrnutim polaritetom, možete riješiti problem s pomakom. Svaki fizičar će to potvrditi.

Bilo koji stari DVD player može se koristiti kao kućište za dizajn platforme Levitron. Iz njega se uklanjaju sve “unutrašnjosti”, ugrađuju se magneti i zavojnice, a za potrebe ljepote, gornji dio se zatvara praktičnim poklopcem od tankog, može se prozirni materijal(transmisiono magnetsko polje).

Hallovi senzori moraju stršati kroz rupe na platformi i moraju biti zalemljeni na ispravljene noge konektora.

Što se tiče magneta, ovi mogu biti okrugli elementi 4 mm debljine. Poželjno je da jedan od magneta bude veći u promjeru od drugog. Na primjer, 25 i 30 mm.

Postoje i složenije verzije Levitrona, izrađene prema shemi vrtnje vrha smještenog unutar malog globusa. Ovi Levitroni mogu se izraditi i pomoću Hallovih senzora - učinkovitih komponenti koje su napravile čitavu revoluciju u automobilskoj industriji i drugim područjima ljudske djelatnosti.

Ovdje ćemo vam reći i pokazati kako napraviti cool Levitron vlastitim rukama!

Bio sam prisiljen sastaviti ovu letjelicu na sveučilištu :)

Napravio sam ga zajedno s kolegom iz razreda, čiji je zadatak bio napraviti ludo kućište, a za mene - elektroničko punjenje.

Koliko je sve ispalo sjajno - procijenite sami, napišite komentare, bit će zanimljivo čitati i raspravljati.

Ne sjećam se točno kako smo došli na ideju da napravimo Levitron, tema zanata bila je slobodna forma. Dizajn djeluje jednostavno, ali privlači poglede.

Općenito, sam Levitron je uređaj koji podržava bilo koji predmet u mediju koji ne dolazi u dodir s bilo kojom površinom osim kroz zrak. Također će raditi u vakuumu.

U u ovom slučaju elektronika tjera magnet da lebdi, a magnet se već može zalijepiti na, na primjer, limenku ukusnog i jeftinog pića :)

Ako pažljivo pretražite internet, možete vidjeti puno toga različite opcije elektromagnetski levitron, na primjer:

Mogu se podijeliti na suspendirane i odbojne. Ako je u prvom slučaju potrebno jednostavno kompenzirati silu gravitacije, onda u drugom također dolazi do pomaka u horizontalnoj ravnini, jer prema Earnshawovu teoremu, "svaka ravnotežna konfiguracija točkasti naboji nestabilni ako na njih ne djeluje ništa osim Coulombovih sila privlačenja i odbijanja." - citat iz wikija.

Iz ovoga slijedi da je viseći levitron lakše proizvesti i konfigurirati, ako je uopće potrebno. Nisam se htio previše gnjaviti, pa su za sveučilište napravili viseći Levitron, o kojem se ovdje govori, a već sam sebi napravio jedan odbojan za svoju voljenu :) O tome će biti napisano u drugom članku. Malo kasnije ću obrisati ovaj tekst i dati link na njega ovdje. Radi odlično, ali ima i svojih loših strana.

S druge strane, svi privjesni levitroni također se mogu podijeliti na digitalne i analogne prema načinu držanja predmeta na istoj udaljenosti. A prema vrsti senzora, oni se mogu podijeliti na optičke, elektromagnetske, zvučne i, vjerojatno, sve.

Odnosno, primamo analogni signal o udaljenosti magneta od Levitrona, a silu utjecaja na magnet podešavamo digitalno. Međutim, visoka tehnologija.

Sama ideja posuđena je s web stranice geektimes, i isprintana matična ploča već je izrađen osobno za naš set dijelova. I u originalnom projektu korišteni su SS49 senzori s tri terminala, ali rokovi su bili jako zbijeni, bili su, blago rečeno, nerazumno skupi (4$ po komadu naspram 6$ za 10 komada u Kini - link npr.), pa smo mi korišteni Hallovi senzori s četiri terminala. Morao sam promijeniti strujni krug i napraviti strukturne dodatke uređaju. Također, radi većeg razmetanja, dodan je blok LED dioda koje glatko svijetle kada se magnet podigne, odnosno kada Levitron počne raditi i glatko se gase kada se magnet ukloni. Sve će se to odraziti na dijagramu.

Zapravo, Levitron krug sa senzorima s četiri terminala:

I Levitron sklop sa senzorima s tri terminala i jednostavnijim pozadinskim osvjetljenjem:

Princip rada je prilično jednostavan. Zavojnica, koja je elektromagnet, kada se napaja, privlači magnet - objekt se privlači. Senzor pričvršćen između magneta i zavojnice bilježi povećanje magnetski tok, što znači da se magnet približava. Elektronika to nadzire i odvaja zavojnicu od izvora napona. Magnet počinje padati pod utjecajem gravitacije. Senzor detektira smanjenje magnetskog toka, što odmah detektira elektronika i na elektromagnet se dovodi napon, magnet se privlači – a to se događa vrlo često – oko 100 tisuća puta u sekundi. Nastaje dinamička ravnoteža. Ljudsko oko nema vremena to primijetiti. Frekvenciju generatora postavlja otpornik i kondenzator na pinovima 5 i 6 mikro kruga TL494.

Potreban je drugi senzor s druge strane elektromagneta kako bi se kompenziralo magnetsko polje koje stvara sama zavojnica. Odnosno, da ovaj drugi senzor ne postoji, kada je elektromagnet uključen, sustav ne bi mogao razlikovati intenzitet magnetskog polja neodimijskog magneta od magnetskog polja koje stvara sam elektromagnet.

Dakle, imamo sustav od dva senzora, s kojih se signal dovodi do operacijskog pojačala u diferencijalnoj vezi. To znači da se samo razlika napona primljena od senzora pojavljuje na izlazu operacijskog pojačala.

Na primjer. Na jednom od senzora izlazni napon je 2,5 V, a na drugom - 2,6 V. Izlaz će biti 0,1 V. Ovaj diferencijalni signal nalazi se na pin 14 LM324 čipa prema krugu.

Ovaj signal se zatim dovodi do sljedeća dva operacijska pojačala - OP1.1, OP 1.3, čiji izlazni signali idu kroz diodni ventil na pin 4 čipa TL494. Diodni ventil na diodama D1, D2 prolazi samo jedan od napona - onaj koji će biti veći od nazivne vrijednosti. Pin br. 4 PWM kontrolera pokreće na sljedeći način - što je veći napon na ovom pinu, niži je radni ciklus impulsa. Otpornik R9 je dizajniran tako da u situaciji kada je napon na ulazima diodnog ventila manji od 0,6 V - pin br. 4 je jasno povučen na masu - dok će PWM proizvesti maksimalni radni ciklus.

Vratimo se operacijskim pojačalima OP1.1, OP 1.3. Prvi služi za gašenje PWM kontrolera dok je magnet dovoljno uključen velika udaljenost od senzora tako da zavojnica ne radi u maksimalnom praznom hodu.

Koristeći OP 1.3, postavljamo pojačanje diferencijalnog signala - u biti, postavlja dubinu povratne veze (Feedback). Što jači Povratne informacije- oni jači sustavće reagirati na približavanje magneta. Ako dubina OS-a nije dovoljna, magnet se može približiti i uređaj neće početi smanjivati ​​snagu koja se pumpa u elektromagnet. A ako je dubina OS prevelika, tada će radni ciklus početi padati prije nego što ga privlačna sila magneta može zadržati na ovoj udaljenosti.

Nije potrebno instalirati promjenjivi otpornik P3 - koristi se za podešavanje frekvencije generatora.

OP1.2 je generator napona od 2,5 V potreban za četveropinske senzore. Nije potreban za tropinske senzore tipa SS49.

Zaboravio sam spomenuti elemente C1, R6 i R7. Njihov trik je u tome što se konstantni signal ovdje reže 10 puta zbog otpornika, a promjenjivi signal tiho prolazi dalje zbog kondenzatora, čime se postiže naglasak kruga na nagle promjene udaljenosti magneta od senzora.

Dioda SD1 dizajnirana je za suzbijanje povratnih emisija kada je napon na elektromagnetu isključen.

Čvor na T2 omogućuje glatko uključivanje i isključivanje LED linije kada se na elektromagnetu pojave impulsi.

Prijeđimo na dizajn.

Jedan od ključne točke u Levitron je elektromagnet. Napravili smo okvir na temelju nekakvog konstrukcijskog vijka, na kojem su izrezane okrugle stranice od šperploče.

Magnetski tok ovdje ovisi o nekoliko ključnih čimbenika:

• prisutnost jezgre;
• geometrija zavojnice;
• struja zavojnice

Pojednostavljeno rečeno, što je zavojnica veća i što u njoj teče veća struja, to jače privlači magnetske materijale.

Kao namotaj korištena je PEL žica 0,8 mm. Namotali su ga na oko dok veličina zavojnice nije postala impresivna. Rezultat je sljedeći:

Možda neće biti moguće pronaći potrebnu žicu u našem području, ali prilično je lako pronaći u online trgovinama - žica od 0,4 mm za namatanje zavojnice.

Dok se zavojnica motala, ploča je pripremljena i urezana. Rađena je LUT tehnologijom, crtež ploče je rađen u programu Sprint LayOut. Levitron ploču možete preuzeti s poveznice.

Ploča je urezana u ostatke amonijevog persulfata, prazna teglašto je uspješno primijenjeno dalje u ovom projektu :)

Želio bih napomenuti da postavljanje dijelova, kao i usmjeravanje staza, podrazumijevaju vrlo pažljivo lemljenje, jer je lako napraviti spojeve tamo gdje ne bi trebali biti. Ako nemate takve vještine, sasvim je moguće to učiniti s komponentama velike veličine maketa, ovako, a veze se izvode pomoću žica sa stražnje strane.

Kao rezultat toga, ploča je ispala ovako:

Ploča se vrlo ergonomski uklopila u dimenzije zavojnice i pričvršćena je izravno na nju pomoću moćnog topivog ljepila, pretvarajući se tako u jedan monoblok - spojite napajanje, konfigurirajte ga i sustav radi.

Ali sve se to dogodilo prije nego što je elektromagnet bio spreman. Ploča je napravljena nešto ranije i da bi se nekako ispitala funkcionalnost uređaja, privremeno je spojena manja zavojnica. Prvi rezultat je bio zadovoljan.

Senzori, kao što je već gore napisano, koriste se iz sustava za praćenje položaja BLDC motora, četveropinski. Budući da nije bilo moguće pronaći dokumentaciju o njima, morao sam empirijski otkriti koji su pinovi za što zaslužni. Pokazalo se da je faktor oblika:

U međuvremenu je stigao veliki elektromagnet. Ova stvar mi je dala puno nade :)

Prvi testovi s velikim elektromagnetom pokazali su prilično veliku radnu udaljenost. Ovdje postoji jedna nijansa - senzor, koji se nalazi na bočnoj strani neodimijskog magneta, trebao bi biti malo dalje od zavojnice za pouzdan rad elektronike.

Zadnja fotografija više liči na izvjesnu svemirski satelit. Inače, upravo bi tako mogao biti dizajniran ovaj Levitron. A za one koji namjeravaju ponoviti dizajn, sve je pred nama :)

Odlučeno je koristiti limenku bezalkoholnog pića kao levitirajući objekt. Idemo kipati dalje Dvostrana traka magnet na staklenku, provjerite.

Radi izvrsno, općenito se uređaj može smatrati spremnim. Lijevo vanjski dizajn. Potporna greda je napravljena od šipki i šipki, tijelo našeg monobloka je napravljeno od istog praznog plastična posuda iz amonijevog persulfata. Iz monobloka izlaze samo dvije žice za napajanje, kako je i predviđeno.

Do tada je već bio zalemljen zidni dijagram glatkog uključivanja linije LED-a; sama linija je uspješno montirana na sveprisutno topivo ljepilo.

Napajanje je jedinica posuđena od nekog printera, pretvorena sa 42 V na 12 V.

Pokazat ću vam i izgled napajanja :)

Zatim je napravljen stalak od šperploče, u koji je postavljen izvor napajanja i konektor za spajanje od 220 V. Tkanina je zalijepljena na vrh, cijela konstrukcija je obojena u žuto i crno. Staklenka je promijenjena jer se tijekom pokusa malo ulubila.

Iz svega toga, osim efekta levitacije, ispalo je vrlo divno noćno svjetlo.

Dodat ću video malo kasnije, ali za sada, povrh svega, želim reći da je moj dizajn lako ponovio 13-godišnji učenik u mom radio klubu.

Ne još izgled još nije gotovo, ali elektronsko punjenje radi prema očekivanjima. Fotografija njegovog dizajna:

U nekim naprednim trgovinama možete vidjeti kako se prikazuju reklamni štandovi najzanimljiviji efekti kada nešto iz izloga ili predmet s imidžom robne marke lebdi. Ponekad se dodaje rotacija. Ali čak i osoba bez puno iskustva u domaćim proizvodima može napraviti takvu instalaciju. Da biste to učinili, potreban vam je neodimijski magnet koji se nalazi u dijelovima računala.

Svojstva magneta su nevjerojatna. Jedno od ovih svojstava odbijanja od sličnih polova koristi se u objektima koji se koriste kao magnetski levitacijski vlakovi, smiješne igračke ili osnova za spektakularne dizajnerske objekte itd. Kako napraviti levitirajući objekt baziran na magnetima?

Magnetska levitacija na videu

Levitacija vrha preko neodimijskog magneta u pet točaka. Magnetska levitacija, magnétismo, magnetski eksperiment, truco magnética, moto perpetuo, nevjerojatna igra. Zabavna fizika.

Rasprava

Sokol
Kada se magnet okreće, dolazi do levitacije, a ako se brzina magneta smanji, on pada iz orbite... opravdajte ovaj efekt. Interakcija magnetskih polja između magneta je jasna, ali koja je uloga rotacije. Također možete držati magnet u zraku pomoću izmjeničnog magnetskog polja iz zavojnica.

pukla777
Molimo obradite temu - generator zamašnjak. Mislim da će imati korisne praktične primjene. Osim toga, davno ste to snimili u spotu, ali vrlo malo i bez informacija.

RusijaPredsjednik
Što ako:
Lansirajte ovaj vrh u neku vrstu kocke i tamo napravite Vakuum, prema ideji neće biti otpora zraka i vrtit će se gotovo beskonačno! A ako ne i pravilno namotati bakar i ukloniti energiju?

Evgenij Petrov
Čitam komentare, čudim se, koja tema!? Tamo je sve kao magnetski vrh, dali su mu krzno. energija je konstantno magnetsko polje vrha, kada se vrti, vrti se i magnetsko polje, ali glavno je kako! U magnetima su domene nejednako raspoređene; stoga sam pasivni magnet ne može ostati na magnetskom jastuku jaka točka gdje je razlika općenito zanemariva, pa rotacija polja ne dopušta da se to učini.

Vjačeslav Subbotin
Još jedna ideja, što ako laser stalno svijetlite s jedne strane? Hoće li se vrijeme rotacije vrha promijeniti zbog laganog pritiska? Ako uzmete jaki laser, možda ćete uspjeti učiniti da se vrh uopće ne zaustavi.

Nitko nepoznat
Stara igračka... Sjećam se ovog vrha i ploče ispod s feritnim magnetima, na neodimiju je već dosadno, a donji magnet baze je bio jedna čvrsta ploča, a ne pet zasebnih magneta, samo što je magnetiziran na pametan način. put...

Aligarh Leopold
Igor Beletsky, možete napraviti kapu na kojoj će vrh sletjeti, kako ga ne biste uhvatili. Je li mu moguće dodati rotirajuće magnetsko polje da bi se održala rotacija? na primjer, ako rotirate njegov magnetski stol..

Timur Aminev
Recite nam kako Zemljino magnetsko polje usporava vrh? U smislu koji momenti sila usmjereni protiv rotacije nastaju i zašto.

Aleksandar Vasiljevič
Ako pričvrstite zavojnicu iznad magneta (ili ispod njega bilo bi apsolutno prekrasno!) i uvrnete vrh s njom, dobit ćete neku vrstu motora magnetski ovjes. Stvar je apsolutno glupa, ali lijepa. Okretat će se dok se ne ukloni izvor napajanja))

Ivan Petrov
Pa ovo smo već vidjeli. Neka magnet levitira bez rotacije! (i bez nosača i tekućeg dušika, naravno).

Visoki vilenjak
Prevara za siromašne studente, mogla bi se nazvati levitacija da magnet nije trebalo odvrtati. Sam magnet, na vrhu, će kliziti ako mu se ne da rotacija.

Andrej Solomenikov
Što ako na platformu pričvrstite vatru, a na žiroskop (Yula) propelere da se okreće dok vatra ispod gori. Ne sjećam se imena motora, ali njegova suština je rotacija, da tako kažem, rotora pomoću topline.

Volžanin
Igore, postoji ideja... Nemaš ravnomjerno magnetsko polje na stolu, ali ako napraviš vrh od nekoliko magneta i vrtiš stol... Možda vrh neće izgubiti brzinu... Što misliš li?..

Anton Simovskikh
Igore Beletsky, jeste li shvatili fiziku procesa? Zašto je levitacija moguća samo u dinamici? Utječu li foucauldovske struje koje u njemu nastaju na stabilizaciju vrha?

Najjednostavnija instalacija s levitirajućim objektom na magnetu

Za to će vam trebati: CD kutija, jedan ili dva diska, puno prstenastih magneta i super ljepilo. Možete kupiti bilo koji magnet u kineskoj internetskoj trgovini.

Kada vam prijatelji dođu u posjet, bit će iznenađeni spektakularnim dizajnom koji ste sami izradili.

Kako djeluje Levitron?

Sada kada ste se zainteresirali za levitaciju izradom ili kupnjom svog prvog Levitrona, sve što trebate učiniti je savladati umijeće lansiranja, a mi ćemo vam u tome pomoći razmatrajući princip rada. A mi ćemo vas naučiti umijeću pokretanja Levitrona, govoreći vam o tajnama i zamršenostima ove tehnologije.

Savladavanjem umijeća lansiranja vrha i postavljanja u položaj stabilne levitacije, vi i oni oko vas zajamčeno ćete doživjeti potpuno iznenađenje. Danas levitacija zabrinjava mnoge ljude. Primamo brojne upite kupaca s pitanjima o levitaciji i objašnjenjima kako Levitron funkcionira.

Mnogi su izričito zbunjeni što to uopće radi, često citirajući Earnshawov teorem (1.2) kao dokaz da ne bi trebalo raditi. Zanimanje za Levitron oduvijek je tinjalo među znanstvenicima. Nedavno su znanstvenici koji rade na fascinantnom polju istraživanja u kojem se materijom manipulira i proučava, jednu po jednu mikroskopsku česticu, prepoznali analogije s levitronskim zamkama za mikroskopske čestice (npr. elektrone, neutrone). Prvi koji je prepoznao analogiju bio je dr. Michael W. Berry sa Sveučilišta u Bristolu. Dr. Berry, nadahnut ovim priznanjem, objavio je detaljan prikaz fizike rada Levitrona (u 3). Rad dr. Berryja jedno je od najboljih postojećih objašnjenja o tome kako Levitron radi i on je za nas ljubazno pripremio kratku sažetku glavnih tema koje predstavljamo u nastavku. Oni koji žele pročitati cijelo izlaganje trebali bi zatražiti kopiju rada od dr. Berryja.

Što ga sputava?

"Antigravitacija" je sila koja gura vrhove od osnovnog magnetizma. I vrh i teška ploča unutar kutije baze su magnetizirani, ali na suprotan način. Razmislite o glavnom magnetu sa sjevernim polom okrenutim prema gore i magnetu poput vrha sa sjevernim polom okrenutim prema dolje (Slika 1). Princip je da se dva ista pola (npr. dva sjevera) odbijaju, a da se dva suprotna pola privlače, pri čemu su sile jače što su polovi bliže. Na vrhu djeluju četiri magnetske sile: na njegovom sjevernom polu odbijanje od sjevera prema bazi i privlačenje od juga prema bazi, a na južnom polu privlačenje od sjevera prema bazi i odbijanje od juga prema bazi. baza. Zbog načina na koji sile ovise o udaljenosti, dominira odbijanje sjever-sjever, a gornje odbijanje je magnetsko. Visi tamo gdje ovo odbijanje prema gore uravnotežuje silu gravitacije prema dolje, to jest, u točki ravnoteže gdje je neto sila nula.

Zašto se Levitron mora okretati?

Kako biste spriječili prevrtanje vrha. Osim što osigurava ukupnu silu na vrhu, magnetsko polje baze osigurava okretni moment koji teži rotaciji njegove osi rotacije. Ako se vrh ne okreće, ovaj magnetski moment će ga preokrenuti. Tada će njegov južni pol biti usmjeren prema dolje, a sila iz baze će biti privlačna - to jest, u istom smjeru kao gravitacija - i vrh će pasti. Kada se vrh okreće, okretni moment djeluje žiroskopski i os se ne prevrće, već rotira oko (gotovo okomitog) smjera magnetskog polja. Ta se rotacija naziva precesija (slika 2). Kod Levitrona, os je gotovo okomita i precesija je vidljiva kao podrhtavanje, koje postaje izraženije kako se vrh usporava. Učinkovitost vrtnje u stabilizaciji magnetski poduprtih vrhova, kao što je Levitron, otkrio je Roy M. Harrigan (4).

Zašto Levitron ne klizi bočno?

Za onaj na vrhu, samo ravnoteža nije dovoljna. Ravnoteža također mora biti stabilna, tako da mali vodoravni ili okomiti pomak proizvodi silu koja gura prema gore natrag prema točki ravnoteže. Za Levitron je teško postići stabilnost. To ovisi o činjenici da kako se vrh pomiče bočno, od osi glavnog magneta, magnetsko polje baze, oko koje je os vrha precesirala, malo odstupa od okomice (slika 2). Kad bi vrh precesirao oko točne okomice, fizika magnetskih polja učinila bi ravnotežu nestabilnom. Budući da je polje tako blizu vertikale, ravnoteža je stabilna samo u malom rasponu visina - od oko 1,25 inča do 1,75 inča iznad središta baze. (2,5 do 3,0 inča za "nove Super Levitron" hobije). Earnshawov teorem nije narušen ponašanjem Levitrona. Ovaj teorem tvrdi da nikakav statički raspored magnetskih (ili električnih) naboja ne može biti stabilan, sam ili pod utjecajem. sile gravitacije Ovo ne vrijedi za Levitron, jer magnet (na vrhu) rotira i tako dinamički reagira na polje iz baze.

Zašto je težina Levitrona važna (i zašto je treba prilagoditi)?

Težina vrha i sile magnetiziranja baze i vrha određuju visinu ravnoteže, gdje magnetizam uravnotežuje gravitaciju. Ova visina bi trebala biti unutar stabilnog raspona. Male promjene u temperaturi mijenjaju magnetizaciju na dnu i vrhu. (Kako temperatura raste, smjerovi atomskih magneta se poklapaju i polje slabi). Ako se težina ne prilagodi za kompenzaciju, vaga će pasti izvan stabilnog raspona i vrh će pasti. Budući da je stabilni raspon tako mali, ova je prilagodba delikatna - najlakša perilica je samo oko 0,3% težine vrha.

Zašto Levitron konačno pada?

Najviši okretaji su stabilni u rasponu od približno 20 do 35 okretaja u sekundi (RPS). Potpuno je nestabilan iznad 35-40 RPS i ispod 18 RPS. Nakon što se vrh zavrti i levitira, usporava zbog otpora zraka. Za nekoliko minuta ona će stići donja granica stabilnost (18 RPS) i padovi. Životni vijek Levitrona može se produžiti postavljanjem u vakuum. Tijekom nekoliko vakuumskih eksperimenata koji su provedeni, vrh je otpao nakon otprilike 30 minuta. Zašto to čini nije jasno; možda kada se temperatura promijeni, gurajući ravnotežu izvan stabilnog raspona; možda postoji neka sićušna zaostala dugotrajna nestabilnost jer se vrh ne okreće dovoljno brzo; ili možda vibracija vakuumske opreme prolazi kroz polje i postupno tjera precesijsku os od smjera magnetskog polja. Levitacija se može značajno produžiti upuhivanjem zraka s prikladnim zračnim nazubljenim prstenom koji se nalazi oko periferije vrha, tako da se održi frekvencija vrtnje u stabilnom rasponu. Nedavno je Levitron vrh rotirao nekoliko dana na ovaj način. Ali najuspješnije sredstvo za produljenje levitacije vrha je novi, elektromagnetski pulsni uređaj koji može držati vrh levitirajući danima ili čak tjednima.

Kako se koristi Levitron princip?

U posljednjih desetljeća, Mikroskopske čestice proučavane su hvatanjem iz magnetskih i/ili električnih polja. Postoji nekoliko vrsta zamki. Na primjer, neutroni se mogu provoditi u magnetskom polju, stvoren od strane sustava zavojnice Neutroni su rotirajuće magnetske čestice, pa je analogija takve neutronske zamke s Levitronom bliska.