Левитация (физика)


Левитация в физике — это устойчивое положение объекта в гравитационном поле без непосредственного контакта с другими объектами. Необходимыми условиями для левитации в этом смысле являются: (1) наличие силы, компенсирующей силу тяжести, и (2) наличие возвращающей силы, обеспечивающей устойчивость объекта.

Невозможность левитации в статическом электромагнитном поле

Согласно теореме Ирншоу, являющейся прямым следствием закона Гаусса, левитация статических объектов в статическом электромагнитном поле в вакууме невозможна. Теорема применима не только к точечным зарядам, но и к протяженным упругим телам и говорит, что их свободный подвес в электростатическом, магнитостатическом и (или) гравитационном поле будет всегда неустойчив. Теорема Ирншоу не применима к диамагнетикам, а также в электростатическом поле к телам, у которых диэлектрическая проницаемость меньше, чем у окружающей среды.

Тем не менее, в переменном поле электростатической квадрупольной линзы левитация возможна, например, заряженных пылинок, хотя при этом не обеспечивается стабилизация положения пылинок вдоль оси линзы, поскольку равновесие по этому направлению безразличное. Электростатическая фокусировка переменным электрическим полем применяется при фокусировке пучков заряженных частиц и по своей сути аналогична «маятнику Капицы».

Сверхпроводимость и левитация

В марте 1991 года научный журнал «Nature» опубликовал интересную фотографию: на снимке директор Токийской исследовательской лаборатории сверхпроводимости Дон Тапскотт стоял на блюде из сверхпроводящего керамического материала, и между ним и поверхностью пола был отчётливо виден небольшой зазор. Масса директора вместе с блюдом составляла 120 кг, что не мешало им парить над землёй. Это явление объясняется эффектом Мейснера, который не дает магнитному полю ни проникать внутрь сверхпроводящего образца, ни выходить из него, однако важную роль здесь играет также эффект пиннинга вихрей магнитного потока (вихрей Абрикосова). Причину устойчивости левитирующего магнита легко понять с помощью метода замороженных изображений.

Диамагнитная левитация

Тип левитации в сильном магнитном поле тела, содержащего в себе диамагнетик, например, воду. Использует диамагнитные свойства воды, которая под действием внешнего магнитного поля несколько изменяет параметры движения электронов в её молекулах, что приводит к появлению слабого магнитного поля, направленного противоположно исходному. Возникающий эффект отталкивания позволяет преодолевать действие силы тяжести.

Данный тип левитации использовался в опытах на живых объектах. В ходе экспериментов во внешнем магнитном поле с индукцией порядка 17 Тл достигалось подвешенное состояние лягушек и мышей.

То же свойство диамагнетиков можно использовать наоборот, в соответствии с третьим законом Ньютона, или для отталкивания магнита от диамагнетика, или для стабилизации левитации магнита в магнитном поле. Например, эффектен эксперимент, в котором магнит висит в поле 11 Тл между большим и указательным пальцами исследователя.

Магнитная левитация


Похожие новости:

Теоремы запрета

Теоремы запрета
В теоретической физике теоремы запрета — это группа теорем, утверждающих о физической невозможности какой-то конкретной ситуации. В частности, этот термин описывает такие свойства квантовой механики,

Мачкалян, Оганес

Мачкалян, Оганес
Оганес Мачкалян (арм. Հովհաննես Մաճկալյան; 29 мая 1995, Ереван, Армения) — армянский футболист, полузащитник капанского «Гандзасара», выступающего в Премьер-лиге и сборной до 19 лет. Клубная

Гарибальди Лэйк

Гарибальди Лэйк
Гарибальди Лэйк — вулканическое поле. Располагается в штате Британская Колумбия, Канада. Состоит из 9 небольших андезитовых стратовулканов и базальтово-андезитовых разломов. В районе вулканического

Лейкоцитарная формула

Лейкоцитарная формула
Лейкоцитарной формулой называют количественные соотношений отдельных групп белых кровяных телец, выраженные в процентах. Она слагается из взаимоотношений базофилов, эозинофилов, всех видов
Комментариев пока еще нет. Вы можете стать первым!

Добавить комментарий!

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Популярные статьи
Почему ремонт общественных зданий важен для эффективной эксплуатации
Почему ремонт общественных зданий важен для эффективной эксплуатации
Зачем ремонтировать общественные здания? Этот вопрос волнует многих, ведь общественные здания – это...
Охранное предприятие в Москве – защита и надежность
Охранное предприятие в Москве – защита и надежность
В современном мире, где угрозы личной безопасности и сохранности имущества становятся все более...
Особенности выбора мебели: секреты правильного подбора для интерьера
Особенности выбора мебели: секреты правильного подбора для интерьера
При обустройстве интерьера дома или офиса одним из самых важных аспектов является выбор мебели....
Все новости