Levitující magnet

Pokus číslo: 2161

  • Cíl pokusu

    Cílem pokusu je demonstrovat magnetickou levitaci.

  • Teorie

    Pokud k sobě natočíme dva magnety souhlasnými póly, budou se odpuzovat, přičemž se zmenšující se vzdáleností pólů odpudivá (repulzivní) síla mezi magnety roste.

    Jestliže takto umístíme dva tyčové magnety svisle nad sebe, v nějaké vzdálenosti se vyrovnají síly, které působí na horní magnet – tedy magnetická síla (působící směrem vzhůru) a síla tíhová. Protože výslednice těchto sil bude nulová, horní magnet zůstane v klidu a bude se vznášet „na magnetickém polštáři“ – tento jev označujeme jako magnetickou levitaci.

  • Pomůcky

    Dva permanentní tyčové magnety, odměrný válec o vnitřním průměru o málo větším než je průměr tyčových magnetů.

  • Postup

    1. Do odměrného válce vložíme jeden magnet.

    2. Opatrně vložíme do odměrného válce i druhý magnet tak, aby se magnety vzájemně odpuzovaly.

  • Vzorový výsledek

    Obrázek níže ukazuje vzorový výsledek experimentu.

    Obr. 1: levitující magnet
  • Technické poznámky

    • Je skutečně nezbytné, aby byl vnitřní průměr válce podobný průměru magnetů – to brání magnetům, aby se snažily přetáčet.

    • Pokus můžeme provést s více než dvěma magnety.

  • Metodické poznámky

    • Z terminologického hlediska se v našem experimentu nejedná o skutečnou magnetickou levitaci – vzhledem k použití odměrného válce coby kompenzační pomůcky k udržení stability se hovoří o tzv. pseudolevitaci.

    • Toto uspořádání lze použít pro jednoduché měření závislosti velikosti magnetické síly působící mezi dvěma stejnými tyčovými magnety na vzdálenosti jejich pólů. V teorii jsme uvedli, že v rovnovážné poloze, ve které se ustálí horní magnet, se odpudivá magnetická síla rovná jeho tíze. Budeme-li tedy horní magnet zatěžovat, bude se s jeho rostoucí tíhou vzdálenost mezi sousedními souhlasnými póly zmenšovat – lze tak získat náznak závislosti velikosti odpudivé magnetické síly na vzdálenosti pólů. Podobně lze horní magnet tlačit směrem dolů a zaznamenávat tuto sílu siloměrem, který je schopen měřit i tlakovou (nejen tahovou) sílu.

Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s jednoduchými pomůckami
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut