Projets de lévitation magnétique pour les enfants

Contenu

• Trombones flottants
• Lévitation Diamagnétique
• Crayons Flottants
• Modèles de train en lévitation

Ce n’est pas un oiseau, un avion ou même Superman; c'est un train de balle. Un train à maglev lévite au-dessus du sol et est propulsé à une vitesse maximale de 300 miles à l'heure par de puissants électroaimants supraconducteurs. Expérimenter des modèles de maglev et d’autres projets de lévitation magnétique est un bon moyen pour les enfants d’en apprendre davantage sur le magnétisme et l’électricité.

Trombones flottants

••• Photodisc / Photodisc / Getty Images

Le ferromagnétisme est une force naturelle créée par le mouvement des électrons. Dans la plupart des éléments, les électrons en rotation sont associés à d’autres électrons se déplaçant dans une direction opposée. Certains métaux, tels que 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 une limaille de fer et un aimant permanent. Les métaux attirés par un champ magnétique sont appelés métaux ferromagnétiques, selon la Georgia State University.

Une façon de démontrer l'attrait des métaux pour un champ magnétique consiste à faire l'expérience d'un trombone flottant. L'élève attache un aimant permanent à un support en métal monté sur une étagère ou une boîte. Il ou elle attachera ensuite un bout de ficelle à un trombone et le placera sous l’aimant. L'aimant fait monter le trombone et flotte à la fin de la ficelle. Les enfants peuvent tester la force de l'attraction magnétique en tirant sur la corde pour voir à quelle distance de l'aimant le trombone va flotter.

Lévitation Diamagnétique

Le diamagnétisme est une 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. Toute matière organique présente une faible force diamagnétique qui repousse le magnétisme. Une expérience qui démontre graphiquement cela utilise une grenouille vivante suspendue au-dessus d'un puissant électro-aimant, selon le High Field Magnetic Laboratory.

Les enfants peuvent démontrer une répulsion diamagnétique en construisant un projet de lévitation d’un petit aimant en terres rares entre deux plaques de graphite. Vous pouvez acheter les pièces du projet en kit ou créer les vôtres. Deux pièces de graphite pyrolitique sont montées sur un cadre en bois et une série d’aimants annulaires peu coûteux sont suspendus en dessous pour contrer la force de gravité exercée sur l’expérience. Un petit aimant de terre rare est ensuite placé entre les plaques de graphite où il flottera lorsqu’il sera repoussé par le graphite.

Crayons Flottants

••• Jupiterimages / Photos.com / Getty Images

Un projet simple visant à démontrer la lévitation magnétique utilise six aimants annulaires, un crayon et de la pâte à modeler. Demandez aux enfants d'attacher quatre des aimants de l'anneau à une surface plane avec de la pâte à modeler. Assurez-vous que les aimants sont à égale distance et que la même polarité soit tournée vers le haut. Deux anneaux aimants sont placés sur le crayon de manière à être à la même distance que les deux paires d’aimants situés sur la surface plane. Fixez une carte à jouer sur le dessus de la table derrière les aimants avec un peu d'argile pour que la pointe du crayon puisse reposer contre elle. Les enfants peuvent maintenant placer le crayon au-dessus des aimants de l'anneau et le regarder lever au-dessus du plateau.

Modèles de train en lévitation

Les champs magnétiques de même polarité se repoussent. Si vous placez les pôles nord de deux aimants l'un près de l'autre, ils s'éloigneront l'un de l'autre. Un concept similaire est utilisé dans les trains maglev d'Europe, du Japon et de la Chine.

Les enfants peuvent construire leurs propres trains modèles maglev en utilisant des aimants en bande, du ruban PTFE et de la mousse de polystyrène. Les bandes magnétiques sont collées sur un morceau de mousse de polystyrène avec la même polarité vers le haut et la piste est entourée de parois constituées de plus de 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 voie a vers le haut. Placez le train sur la voie et poussez-le doucement pour le faire glisser. La bande de PTFE le long des murs permet au train de glisser plus facilement.