Магнитная подвеска

Что такое магнитная подвеска? Чтобы подвесить массивные предметы нужно магнитное поле чудовищной напряженности. В 1939 г. немецкий ученый В. Браунбек использовал для этого электромагнит, иначе с помощью постоянных магнитов того времени он не смог бы получить такую высокую напряженность магнитного поля. Но электромагнит требовал постоянной подпитки током. С энергетической точки зрения получалось, что прожорливый электромагнит, способный поднимать тонны, поднимает миллиграммы.

Магнитная подвеска А. Боердика: 1 – полусфера из графита; 2 – большой магнит; 3 – маленький магнитик

В 1956 г. магнитная подвеска получилась голландскому ученому А. Боердику. Он осуществил бесконтактный подвес, причем без расхода электроэнергии. Опыт Боердика состоит в следующем: над полусферой из сильного диамагнетика – графита вертикально устанавливается цилиндрический постоянный магнит. А в зазор между ними помещают маленький, массой около 2 миллиграммов, магнитик в виде микроскопической шайбочки размером с булавочную головку. Магнитик намагничен так, что один торец его – Северный полюс, другой – Южный. При этом магнитик зависал в этом зазоре.

Как работает такая магнитная подвеска? С одной стороны, диамагнетик графит пытается оттолкнуть от себя магнитную шайбочку. Но шайбочка, даже если сил диамагнетика хватило для этого, все равно свалилась бы или повернулась набок. Диамагнетик и не рассчитывался на это – он просто оказывает посильную помощь магниту, чтобы только оторвать магнитную шайбочку от своей поверхности. К тому же магнит центрирует эту шайбочку, не дает ей повернуться набок или на ребро.

Сил магнитного притяжения недостаточно для того, чтобы оторвать предмет с какой-нибудь поверхности и молниеносно притянуть его к себе. Их хватает только на то, чтобы с помощью диамагнетика чуть-чуть приподнять шайбочку, после чего сила диамагнетического отталкивания графита резко уменьшится. Вот такая магнитная подвеска из магнитной шайбочки так и висит, не будучи в состоянии ни упасть на графит, ни притянуться к полюсу магнита.

Магнитная подвеска Е. Штейнгровера: 1 – постоянный кольцеобразный магнит; 2 – цилиндриче ские магниты; 3 – подвешиваемый диск; 4 – графитовое кольцо; 5 – нижний магнит

Настоящий прорыв сделал немецкий ученый Е. Штейнгровер. Его магнитная подвеска была буквально геркулесом по сравнению с подвесками Браунбека и Боердика. Магнитная подвеска Штейнгровера, использующая свойства как ферромагнетиков, так и диамагнетиков, позволила подвесить диск в точном электроприборе массой целых 50 г! Это в 1000 раз больше, чем удавалось раньше.

Основную тяжесть в магнитной подвеске Штейнгровера "держит" постоянный кольцеобразный магнит, который центрует маленькие цилиндрические магнитики и тянет их вверх. Но так как такое положение неустойчиво, то ось диска, на которую насажены эти стерженьки тут же должна выскочить вверх или вниз. Изобретатель так и сконструировал ее, чтобы она чуть-чуть стремилась вниз. Но тут ось поддерживает диамагнитный подшипник в виде графитного кольца, отталкивающегося от сильного постоянного магнита. И отталкивание-то невелико – всего 0,04 Н, но этого хватает, чтобы сделать магнитный подвес устойчивым.

Инструменты