Как работают магниты и можно ли сделать левитирующий поезд своими руками

Как работают магниты и можно ли сделать левитирующий поезд своими руками?  

Преподаватель: Зюзина Маргарита Викторовна

Предмет: Физика

Группа: 1-БС

Магниты окружают нас повсюду: в динамиках телефонов, в кредитных картах, даже в холодильнике! Но как они работают? Почему одни материалы притягиваются, а другие — нет? И главное — можно ли с помощью магнитов заставить поезд парить в воздухе?  

Сегодня мы разберёмся в этих вопросах и даже попробуем создать простую модель левитирующего поезда.  

1. Почему магниты притягивают металлы?  

Микроскопический мир магнетизма  

Внутри каждого атома есть электроны, которые движутся вокруг ядра и вокруг своей оси (спин). Это движение создаёт крошечные магнитные поля.  

- Ферромагнетики (железо, никель, кобальт) — их атомы могут выстраиваться в одном направлении, создавая сильное магнитное поле.  

- Парамагнетики (алюминий, платина) — слабо притягиваются.  

- Диамагнетики (медь, вода) — слабо отталкиваются.  

Эксперимент:  

Попробуйте поднести магнит к разным предметам (скрепка, алюминиевая фольга, пластиковая карта). Что притягивается, а что нет?  

2. Как устроены магнитные поля?  

Магнитное поле — это невидимая сила, действующая на расстоянии. Его можно увидеть с помощью железных опилок:  

1. Положите магнит под лист бумаги.  

2. Аккуратно насыпьте опилки сверху.  

3. Опилки выстроятся вдоль линий магнитного поля!  

Вывод: Магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный.  

3. Можно ли создать вечный двигатель на магнитах?  

Миф: «Если правильно расположить магниты, колесо будет крутиться вечно» Нет!  

Почему?  

- Магнитное поле совершает работу, но без внешнего источника энергии система в итоге остановится (из-за трения, сопротивления воздуха).  

- Закон сохранения энергии никто не отменял!  

4. Как работают магнитные поезда?  

Маглев (магнитная левитация) — технология, при которой поезд парит над рельсами без трения.  

Два принципа левитации:  

1. Электромагнитная подвеска (EMS)  

   - Поезд «обнимает» рельс снизу.  

   - Электромагниты в вагоне притягиваются к стальным полосам на дороге.  

   - Пример: Шанхайский маглев (скорость до 430 км/ч).  

2. Электродинамическая подвеска (EDS)  

   - Поезд парит за счёт отталкивания сверхпроводящих магнитов от алюминиевых рельсов.  

   - Пример: Японский поезд L0 Series (рекорд — 603 км/ч).  

5. Можно ли сделать левитирующий поезд дома?  

Да! Упрощённую модель можно собрать из подручных материалов.  

Эксперимент: Левитирующий состав  

Что понадобится:  

- Кольцевые неодимовые магниты (4-6 шт.).  

- Деревянная линейка или пластиковая трубка (рельс).  

- Маленькая платформа (корпус «поезда»).  

Как собрать:  

1. Закрепите магниты на линейке (одинаковые полюса вверх).  

2. Прикрепите магниты к платформе (противоположные полюса вниз).  

3. Аккуратно установите платформу над рельсом — она будет парить!  

Почему это работает?  

Одноимённые полюса отталкиваются → создаётся эффект левитации.  

6. Будущее магнитного транспорта  

Уже сейчас разрабатываются:  

- Городские маглевы (в Германии, Китае).  

- Грузовые магнитные трассы (для доставки без водителей).  

- Космические стартеры (разгон космических кораблей на магнитных рельсах).  

Заключение  

Магниты — это не просто игрушки. Это основа технологий будущего!  

Домашнее задание:  

1. Попробуйте собрать свой левитирующий поезд (или хотя бы заставить магнит парить над другим).  

2. Найдите в доме 3 устройства, где используются магниты, и объясните их роль.  

3. *Бонус:* Узнайте, почему сверхпроводники могут левитировать над магнитами.  

---  

Ваша преподаватель, Зюзина Маргарита Викторовна  

P.S. На следующем занятии будем разбирать, как работают электродвигатели. Приносите старые жёсткие диски — разберём их на запчасти!