[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Lewitacja magnetycznaChciałbympokazaćiomówićdoświadczenie,którebyłonajbardziejpracochłonne i sprawiło największą przyjemność oraz zadowolenie oglądających jeuczestników.Od najdawniejszych czasów ludzie marzyli o pokonaniu siły grawitacji i swobodnymunoszeniu się w powietrzu. Znalazło to swój wyraz w mitach, baśniach i legendach.Któż z nas nie słyszał o Ikarze, czy latających dywanach i miotłach. W kontekścietych opowieści warto postawić pytanie, jakie możliwości lewitacji proponuje namfizyka? Wcześniej jednak należy odpowiedzieć na pytanie, co rozumiemy przez tentermin.Lewitacja oznacza unoszenie się obiektu bez kontaktu z podłożem. Historycznienazywano w ten sposób fenomen parapsychologiczny lub efekt iluzjonistyczny.Obecnie istnieje, co najmniej kilka metod technicznych umożliwiających lewitację. Wponiższym doświadczeniu zastosowano jedną z nich.Na obiekt w stanie lewitacji wywierana jest siła utrzymująca go w staniezawieszenia, przy czym nie ma bezpośredniego kontaktu z przedmiotem a jedynymnośnikiem jest, co najwyżej powietrze. Warunkiem koniecznym stabilnej lewitacji jestujemne sprzężenie zwrotne pomiędzy siłą ją wywołującą a wysokością lewitacji.Sprzężenie zwrotne ujemne to mechanizm samo regulacyjny. W omawianymdoświadczeniu ma on za zadanie utrzymanie równej wartości pomiędzy dwiemawystępującymi siłami: grawitacyjną (Fg) oraz wytwarzaną przez elektromagnes (Fe).Należy zwrócić uwagę,że:zwroty sił są przeciwnie skierowane. Schemat zasadydziałania przedstawia rysunek nr 1.R ysunek nr 1: Schem at lew itującego przedm iotu.Samo znalezienie punktu spełniającego ten warunek nie spowoduje lewitacjiprzedmiotu, gdyż jakiekolwiek zakłócenie będzie skutkować spadkiem alboprzyciągnięciem przez elektromagnes. Dlatego należy na bieżąco badać położenieprzedmiotu i regulować siłę przyciągania elektromagnesu. Wiemy,żesiłaelektromagnesu zależy od prądu, jaki przepływa przez jego uzwojenie. Dlategozbudowanie układu czujnika, badającego położenie oraz szybkość zmian położenialewitującego przedmiotu oraz odpowiedni sterownik elektromagnesu, do zwiększanialub zmniejszania siły elektromagnetycznej, powoduje prawidłowe działanie efektulewitacji. Problem ten został pokazany na rysunku nr 2.R ysunek nr 2: Schem at lew itującego przedm iotu.Patrząc na rysunek zauważamy,że światłowysyłane przez diodę, które nie zostajezasłonięte przez przedmiot lewitujący dociera do fotoelementu. Tam informacja oilościświatłazamieniana jest na sygnał elektryczny, który wędruje do wzmacniacza,a następnie na elektromagnes.Elektromagnes wykonałem nawijając na drewnianej szpuli 820 zwoi drutunawojowego (czyli izolowanego) DNE 0,8 mm, a jako rdzeń wykorzystałemśrubęzamkową M10. Płytka sterująca układ lewitatora została wykonana zgodnie zproponowanym schematem rys. nr 3 (poza niektórymi zmianami).R ysunek nr 3: Schem at elektryczny układu.W miejsce opornika (R10) zastosowałem potencjometr liniowy (PR2) o wartości500Ω,którym mogę ustawićświatłolasera na maksymalneświecenie.Układ zasilam z jednego zasilacza o napięciu 12 V i o wydolności prądowej 8,33 A.W sterowaniu elektromagnesem użyłem tranzystor 2N3055 z radiatorem opowierzchni 250 cm2, ponieważ proponowany tranzystor BD911 (T1) bardzo sięnagrzewał i elektromagnes „gubił” swoje parametry.Jak już wspomniałem cały układ jest zasilany jednym zasilaczem. Zastosowałemtransformator toridalny TST 100/003 na napięcie wyjściowe 12 V [8,33 A]. Jakoprostownik użyłem mostek KBPC 1506. „Filtrem” jest kondensator elektrolityczny owartości 4700µF/25V.Poza tym po stronie pierwotnej transformatora skorzystałem zregulatora tyrystorowego, który służy do regulacji napięcia wyjściowego. Regulacjajest od 5 V do 13,5 V.Natomiast na konstrukcję składa się:1. podstawa, czyli płyta tekstolitowa o grubości 10 mm i wymiarach 300 x 220.2. stelaż, w którym wykorzystałem płaskownik ze stali niklochromowej szerokości 40mm, gr. 4 mm, do której zamocowałem płytkę sterującą urządzenia w sposóbsuwliwy w zależności od potrzeb lewitującego ciężaru.Po stronie przeciwnej na takich samych płytkach zainstalowałem diodę laserową,którą obciąłem przy pierwszym przycisku i zamontowałem w dławiku (przepuściekablowym) typu ECDEPφ8a13 firmy Capri. Mocującą część tego dławika odciąłem postronie nakrętki mocującej i po przylutowaniu przewodów zasilających diodęlaserową przykleiłem do płytki zmontowanej na stelażu w sposób suwliwy.Poniżej prezentuję kilka zdjęć z przeprowadzonego doświadczenia:R ysunek nr 4: Lew itujący przedm iot – bateria R 6.R ysunek nr 5: Lew itujący przedm iot – bateria R 6.R ysunek nr 6: Lew itujący przedm iot – nakrętka.Autor: mgr Wojciech OlszewskiPom ysł oraz sposób, którym się kierow ałem w ykorzystałem z artykułu „M A G LE V – lew itacjam agnetyczna”, zam ieszczonego w czasopiśm ie „E lektronika dla W szystkich” z grudnia 2004 r.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]