Ce n'est pas un oiseau, un avion ou même Superman; C'est un train à grande vitesse. Un train maglev lévite au-dessus du sol et est propulsé à des vitesses allant jusqu'à 300 miles par heure par de puissants électro-aimants supraconducteurs. Expérimenter avec des modèles maglev et d'autres projets de lévitation magnétique est un bon moyen pour les enfants de se renseigner sur le magnétisme et l'électricité.
Les ferromagnétismes sont une force naturelle créée par le mouvement des électrons. Dans la plupart des éléments, les électrons en rotation sont appariés avec d'autres électrons se déplaçant dans la direction opposée. Certains métaux, comme le fer, ont la plupart de leurs électrons se déplaçant dans la même direction. Cela crée un champ de lignes de force magnétique qui peut être démontré en utilisant des limailles de fer et un aimant permanent. Les métaux qui sont attirés par un champ magnétique sont appelés métaux ferromagnétiques, selon la Georgia State University.
Une façon de démontrer l'attraction des métaux à un champ magnétique est de faire l'expérience du trombone flottant. L'élève attache un aimant permanent à un support métallique monté sur une étagère ou une boîte. Il ou elle attachera ensuite un morceau de ficelle à un trombone et le placera sous l'aimant. L'aimant fait monter le trombone et flotte à la fin de la corde. Les enfants peuvent tester la force de l'attraction magnétique en tirant sur la ficelle pour voir à quelle distance de l'aimant le trombone va flotter.
Lévitation diamagnétique
Le diamagnétisme est la répulsion magnétique. Le graphite, certains métaux comme le plomb et le bismuth et presque tous les matériaux organiques sont diamagnétiques car ils repoussent les forces magnétiques. Tout le matériel organique présente une force diamagnétique faible qui repousse le magnétisme. Une expérience qui démontre graphiquement cela utilise une grenouille vivante suspendue sur un électro-aimant puissant, selon le Laboratoire Magnétique à Haut Champ.
Les enfants peuvent démontrer une répulsion diamagnétique en construisant un projet de lévitation d'un petit aimant de terres rares entre deux plaques de graphite . Vous pouvez acheter les pièces pour le projet en kit ou construire les vôtres. Deux morceaux de graphite pyrolitique sont montés sur un cadre en bois et une série d'aimants annulaires peu coûteux sont suspendus en dessous d'eux pour contrer la force de gravité sur l'expérience. Un petit aimant de terre rare est ensuite placé entre les plaques de graphite où il flottera car il est repoussé par le graphite.
Un projet simple de démonstration de la lévitation magnétique utilise six aimants annulaires. , un crayon et de la pâte à modeler. Demandez aux enfants de fixer quatre des aimants annulaires à une surface plane avec de la pâte à modeler. Assurez-vous que les aimants sont espacés d'une distance égale et ont la même polarité vers le haut. Deux aimants annulaires sont placés sur le crayon de sorte qu'ils sont à la même distance que les deux paires d'aimants sur la surface plane. Fixez une carte à jouer au dessus de la table derrière les aimants avec un peu d'argile afin que le point crayon puisse s'y appuyer. Les enfants peuvent maintenant placer le crayon au-dessus des aimants de l'anneau et regarder comme il lévite au-dessus du plateau.
Léviter les modèles de train
Les champs magnétiques de la même polarité se repoussent. Si vous placez les pôles Nord de deux aimants l'un à côté de l'autre, ils s'éloignent l'un de l'autre. Un concept similaire est utilisé dans les trains maglev d'Europe, du Japon et de Chine.
Les enfants peuvent construire leurs propres trains maglev en utilisant des aimants en bande, du ruban PTFE et de la mousse de polystyrène. Les bandes d'aimants sont collées sur un morceau de mousse de polystyrène avec la même polarité vers le haut et la piste est entourée de parois en mousse de polystyrène. Le train est un morceau de mousse avec des aimants permanents collés sur le fond avec la même polarité vers le bas que la piste a vers le haut. Placez le train sur la piste et exercez une légère pression pour le faire glisser sur la piste. Le ruban PTFE le long des murs facilite le glissement du train.
