Kann ein Magnet in einem Kupferrohr schweben?
Wenn man einen Magneten hat und diesen durch einen Kupferrohr fallen lässt, fällt dieser abgebremst durch.
Doch nehmen wir an wir haben einen viel stärken Magneten, würde es dann möglich sein, dass dieser im Rohr schwebt oder würde es trotzalldem weiterhin durchfallen, aufgrund der Erdanziehungskraft ?
2 Antworten
Ja, theoretisch könnte der schweben, denn Kupfer ist diamagnetisch, d.h. der Permanentmagnet erzeugt im Kupferrohr ein entgegengesetztes Magnetfeld, nur eben um einige Größenordnungen kleiner. Wäre die Erdanziehungskraft geringer, oder der Magnet trotz seiner Stärke sehr leicht, könnte der Magnet schweben.
Nein, denn sonst könnte der Magnet ja nicht schweben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Levitation_(Technik)
Jedoch gibt es bei diesem Verfahren erst einmal praktische Probleme, denn Earnshaws Theorem besagt, dass sich mit statischen Feldern, also etwa denen von normalen Dauermagneten, keine stabilen Gleichgewichtspositionen erzeugen lassen. Man kann es also bestenfalls schaffen, einen Dauermagneten kurzzeitig über einem anderen schweben zu lassen, aber bereits kleinste Störungen (Wind, Erschütterungen) lassen ihn abstürzen. Jedoch gibt es mehrere Möglichkeiten, dennoch stabile Levitation zu erzeugen.
Hinweis von mir: In einem Rohr funzt es.
Diamagnetische Substanzen werden von magnetischen Polen abgestoßen – sowohl von Nord- als auch von Südpolen. Dadurch sieht für sie das Potentialfeld anders aus, das Earnshaw-Theorem gilt nicht, und es gibt stabile Gleichgewichtspositionen. So können etwa Graphitplatten über Permanentmagneten schweben, mit ausreichend starken Umgebungsfeldern können sogar kleine Permanentmagneten zwischen menschlichen Fingern (die ebenfalls diamagnetisch sind) in der Schwebe gehalten werden. Supraleiter sind perfekt diamagnetisch; mit ihnen lassen sich besonders eindrucksvolle Schwebeeffekte erzielen.
Achtung! Nicht verwechseln: Der Diamagnetismus hat nichts mit Wirbelströmen zu tun! Die Wirbelströme entstehen in jedem leitenden Material, Diamagnetismus ist abhängig vom Material selbst!
Die Wirbelströme können den Magneten nur abbremsen (abgesehen von supraleitenden Materialien).
Diamagnetismus hat nichts mit Strömen zu tun, wie du schon sagst wird ein Magnet immer abgestoßen. Jedoch ist dieser Effekt so klein, dass man ihn bei Permanentmagneten nicht beobachten wird :)
Alles völlig richtig, was du schreibst. Aber z.B. in einem erdnahen Orbit mit geringer Erdanziehung, würde es sich bemerkbar machen, da könnte auch der Permanentmagnet schweben. Außerdem wissen wir nicht, welche neuen Materialien uns die Chemie noch bringt. Bekanntlich kann Graphit (Diamagnet) über einem Permanentmagneten aus Neodymeisenbor schweben. Wenn man nun einen starken Permanentmagneten aus einem organischen Material mit geringer Dichte hätte, könnte der in derselben Weise über einem starken Diamagneten schweben. Anstatt des Kupferrohres sollte man dann besser ein Rohr aus Bismut verwenden. Schwache Permanentmagnete aus organischem Material gibt es bereits.
Mir ging es hauptsächlich darum "Außenstehenden" klar zu stellen dass Wirbelströme nichts mit Diamagnetismus zu tun hat, das kam irgendwie so rüber, auch wenn du es eventuell nicht meintest :)
Die stärksten Magneten bezogen auf ihr Gewicht die mir bekannt sind wären Neodymium Verbindungen, mit pyrolytischem Graphit lässt sich Diamagnetismus sehr schön demonstrieren, bei Bismut braucht man etwas Hilfe von einem zweiten Magnet. Aber in einem Rohr sind die Kräfte in beide Richtungen der Ausgänge gleich groß, der Magnet wird zwar auf der Mittelachse des Rohres gehalten, jedoch würde er sobald er nahe eines Ausgangs kommt schnell im Orbit verschwinden und aufgrund des nun elliptischen Orbits muss man lange warten bis man den wieder sieht, falls er nicht schon so weit absinkt, dass er verglüht :)
Wie auch immer, wird man den Effekt am Boden kaum spüren, mir ist nur bekannt, dass man die diamagnetischen Eigenschaften von Wasser gut nachweisen kann, indem man eine Probe in Styropor steckt, welches dann auf Wasser schwimmt (-> niedrige Reibung) und man einen Magneten an die Probe führt welches Das Boot beschleunigen sollte. Kupfer bewegt sich da ein der gleichen Größenordnung wie Wasser, solle also auch mit Kupfer möglich sein.
Er fällt immer durch. Durch die Bewegung entstehen in dem Rohr Wirbelströme, die durch ihr Magnetfeld die Bewegung des Magneten bremsen (Lenzsche Regel). Bleibt der Magnet aber stehen, entstehen keine Wirbelströme mehr (Induktionsgesetz), so dass der Magnet wieder fallen würde. Ein starker magnet fällt aber langsamer.
Ist der Diamagnetismus unabhängig von der Induktion, die ja nur bei Bewegung entsteht ?