آهن‌ربا در هوا(2)

تعلیق آهن‌ربا چگونه حاصل می‌شود؟

گرده‌های بیسموت دیامغناطیس هستند. به عبارت دیگر آن‌ها از میدان مغناطیسی رانده می‌شوند. این مهم نیست که از قطب شمال یا قطب جنوب آهن‌ربا استفاده شود، بیسموت همیشه از هر دو قطب آهن‌ربا رانده می‌شود.

خاصیت دیامغناطیس مواد خیلی ضعیف است، حتی در بیسموت، که نسبت به سایر فلزات دیامغناطیس قوی‌تری است. به همین دلیل تنطیم دستگاه خیلی دقیق و حساس است.

آهن‌رباهای حلقه‌ای می‌توانند آهن‌ربای ننودیمیوم را دقیقاً با نیروی برابر خلاف جاذبه‌ی زمین جذب کنند. اما اگر گرده‌های بیسموت آنجا نباشند آهن‌ربای کوچک به بالا پریده و جذب آهن‌ربای حلقه‌ای می‌شود زیرا وقتی آهن‌ربای ریز به آهن‌رباهای حلقوی نزدیک‌تر می‌شود نیروی مغناطیسی افزایش می‌یابد.

در یک نقطه‌ی بحرانی، جایی که نیروی مغناطیسی دقیقاً برابر خلاف نیروی گرانش است، خاصیت دیامغناطیس ضعیف بیسموت به اندازه‌ی کافی است تا بتواند مانع بالا پریدن آهن‌ربا (به سمت آهن‌ربای حلقه‌ای) یا سقوط آن شود. آهن‌ربا توسط هر دو گرده‌ی بیسموت بالایی و پایینی دفع شده، بنابراین شناور باقی می‌ماند.

رفع اشکال

مهمترین مشکل در ساخت پروژه‌ی آهن‌ربای معلق، این است که آهن‌ربای شناور یا به گرده‌ی بالایی می‌چسبد یا روی گرده‌ی پایینی می‌افتد و بین آن دو معلق نمی‌شود.

این هنگامی روی می‌دهد که دو گرده خیلی دور از قدرت آهن‌رباهای حلقه‌ای بالا باشند. شما می‌توانید یا دو گرده را به یکدیگر نزدیک کنید یا (بهتر است) با افزودن آهن‌ربا‌های بیش‌تر آهن‌ربای بالایی را قوی‌تر کنید یا آهن‌ربای معلق را قوی‌تر کنید (یا هر دو).

اگر آهن‌ربای بالایی قوی بود با دور کردن آن‌ها از آهن‌ربای معلق می‌توان شناوری آن را حفظ نمود. با قوی کردن و دور نمودن آهن ربا‌های بالایی از آهن‌ربای معلق، ناحیه‌ای که آهن‌ربا شناور باقی می‌ماند اقزایش می‌یابد، یعنی میدان مغناطیسی بزرگ‌تر و گسترده‌تر می‌شود و در نتیجه آهن‌ربای شناور می‌تواند بیش‌تر بالا و پایین حرکت کند بدون آنکه شدت میدان مغناطیسی آنقدر تغییر کند که آهن‌ربا را به بالا جذب کند و یا آهن‌ربا سقوط نماید. اگر آهن‌ربای بالایی دور باشد به اصطلاح می‌گوییم نرخ تغییر میدان مغناطیسی (گرادیان) ضعیف است. گرادیان عبارت از مقدار تغییر شدت میدان با مسافت است.