Юный техник 1991-08, страница 29
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИИ железо как бы укрепляется в воздухе. Это нелепо, так как более близкая магнитная сила является всегда более мощной...» В этом выводе и содержится ответ на ваш гопрос. Действительно, сила притяжения увеличивается при уменьшении расстояния между телами, в результате увеличивается риск случайного отклонения от положения равновесия, что и приводит либо к падению тела, либо к прилипанию к магниту. Не один Гильберт размышлял на эту тему. В 1840 году англичанин Ирншоу, развивая его положения, обосновал принцип неустойчивости неуправляемой магнитной системы. Словом, левитация на магните, казалось бы, была похоронена. Однако в ту пору ученые не знали о существовании таких материалов, как диамагнетики. В отличие от обычных магнитов они намагничиваются в направлении, противоположном внешнему полю, а значит, в принципе — это показал в конце XIX века немецкий физик Браунбек — появляется все-таки возможность магнитной подвески. Он же предсказал и усиление эффекта для сверхпроводников. Обосновывал Браунбек свои соображения тем, что сплошной сверхпроводник проявляет свойства идеального магнитного зеркала — то есть выталкивает из себя силовые линии магнитного поля. Левитация по принципу Браунбе-ка впервые была осуществлена в 1945 году нашим знаменитым физиком П. Л. Капицей. С тех пор этот опыт часто используется для демонстрации свойств диамагнети-ков. А особую популярность приобрел в последние годы в связи с открытием высокотемпературных сверхпроводников. Посмотрите на фото: керамический образец, охлажденный в жидком азоте, парит над поверхностью постоянного магнита. Впрочем, одно дело заставить парить крошечный образец, и сов сем другое — приподнять над дорогой железнодорожный вагон. Способны ли на такой подвиг диамагнетики? Вопрос остается открытым, поскольку для проявления эффекта Браунбека требуются идеальные диамагнетики из материалов высочайшей чистоты. Современные же позволяют создавать магнитные поля не выше 1000 Гауссов. Это не так много. Рабочая нагрузка при этом всего-навсего 0,05 кг/см2. Где же тут мечтать о железнодорожном составе, парящем на магнитной подушке! Однако в 1975 году киевскими учеными В. В. Козорезом и его коллегами был теоретически обоснован еще один принцип, позволяющий глядеть в будущее с оптимизмом. Они назвали свой эффект «магнитной потенциальной ямой». Суть его в том, что при сближении двух неизменно ориентированных магнитов при определенных условиях сила их взаимного притяжения не увеличивается, как мы привыкли считать, а уменьшается. Более того, при сближении до минимума притяжение вдруг заменяется отталкиванием! Магнитные силы ведут себя подобно пружине или рессоре. Попав в «яму», тело обретет устойчивое положение. Ведь из ямы, даже магнитной, просто так не вывалишься... Ну а что это за условия, соблюсти которые требуется? Они довольно просты, и для их понимания достаточно знания трех законов физики из школьного курса. Согласно закону Ома электродвижущая сила (ЭДС), как известно, равна произведению тока на общее сопротивление контура. Та же ЭДС, по закону электромагнитной индукции Фарадея, равна скорости изменения магнитного потока во времени. Применительно к частному случаю нулевого сопротивления постоянному току в замкнутом сверхпроводящем витке получается, что полный магнитный поток для такого сверхпроводника должен быть 26 |
