1         Diamagnetisch bismut.

 

• Diamagnetisme ontstaat door een inductie-effect. De wetten van Lenz stellen dat de zin van een inductie-effect tegengesteld is aan de oorzaak van haar ontstaan. Brengt men een sterk magnetisch veld nabij een atoom, dan zal het gedrag van de elektronen zó wijzigen dat zij een magnetisch veldje opwekken tegengesteld aan het aangelegde. Dat geldt bijna voor alle atoomsoorten. Ijzer is daar een uitzondering op.               
• Legt men een extern veld zo aan dat de tegengestelde kracht van het lichaam verticaal is, dan kan dit er voor zorgen dat het lichaam begint te zweven:

http://www.magnet.fsu.edu/science/levitation/index.html

http://www-hfml.sci.kun.nl/hfml/levitate.html

http://www.sci.kun.nl/hfml/fingertip.html

Dit extern veld moet dan wel bijzonder krachtig zijn: 20T, anders is de reactie, de geïnduceerde reactiekracht, niet groot genoeg om het lichaam zelf op te heffen.

• Maar er is nog een variante mogelijk. Plaatst men twee magneten boven elkaar, met tegengestelde polen naar elkaar toe, dan trekken ze elkaar aan. Is de aantrekking groot genoeg (of de afstand klein genoeg), dan vliegen ze naar elkaar toe.  Een sterke magneet kan zo een klein magneetje opheffen, en naar zich toe trekken, OF NIET. Zweven is niet mogelijk.
• Plaatsen we nu boven en onder het kleine magneetje een schijfje diamagnetisch bismut,  dan stoten we steeds dat magneetje af. Als de grote magneet er nu voor zorgt dat het kleine BIJNA loskomt, dan duwt het onderste bismut schijfje een beetje bij, en het komt los. Maar…het magneetje vliegt niet helemaal naar boven want het wordt ook afgestoten door het bovenste bismut schijfje: we hebben een evenwicht. Vandaar diamagnetisch gestabiliseerde levitatie.

 

 

Men ontdekte pas rond 1990 dat dit verschijnsel mogelijk was. In dit project tonen we aan dat deze zeer recente fysica kan gereconstrueerd worden met relatief eenvoudige middelen, op relatief korte tijd, met relatief handige Harry’s.

 

We bouwen deze proef helemaal zelf op.

 

1. De schijfjes. Het materiaal dat we gebruiken is bismut. De korrels zij afkomstig uit de huls van een kogel om te jagen. Neem een soeplepel korrels uit de voorraad en giet ze in een smeltkroes. Hou een drankblikje ondersteboven klaar in de buurt. Smelt de korrels en giet het gesmolten metaal in de bodem van het blikje.  Wacht tot dit goed afgekoeld is. Je zult dan een schijfje krijgen met twee bolle kanten.

 

2. De houder. Kijk naar het voorbeeld en werk jouw opstelling af.

 

 

3. Plak de twee schijfjes zoals aangeduid op de foto. Een tube lijm ligt in de buurt. Zorg ervoor dat de hoogte varieerbaar is. Regel het zo dat de afstand tussen de schijfjes ongeveer 1 cm is, of iets minder.

 

4. Neem nu een statief, waar een sterke ringmagneet aanhangt.   5. Zet je houder met de bismutschijfjes op een in de hoogte verstelbaar labotafeltje. Leg voorzichtig een klein sterk magneetje tussen beide schijfjes. Draai voorzichtig de houder omhoog. Regel de afstand zo dat het kleine magneetje zweeft.

 

Verklaring:

 

Door een sterke magnetisch veld in de buurt wordt het gedrag van de elektronen in het bismut beïnvloed. Zij reageren door op hun beurt een magnetisch veld op te bouwen dat de oorzaak van hun ontstaan (de sterke magneet) wil weg krijgen: dit is diamagnetisme. Bij bismut is dit de overheersende soort magnetisme, maar het komt bij alle elementen voor. Alleen is het zo dat bij de meeste metalen andere soorten magnetisme (paramagnetisme en ferromagnetisme) sterker zijn.

Dit afstooteffect kan sterk genoeg zijn (als de externe magneet sterk genoeg is) om het kleine magneetje op te heffen. Dit wordt dan door beide schijven weggeduwd, zodat het ergens halverwege blijft hangen. De proef doen lukken is dus een kwestie van fijnregeling. In de weblinks kun je enkele voorbeelden zien waarbij het lukt. De externe magneet moet dan wel 100 keer sterker zijn dan degene die wij ter beschikking hebben.

 

 

verdere links:

http://www.magnet.fsu.edu/science/levitation/index.html

http://www-hfml.sci.kun.nl/hfml/levitate.html

http://www.sci.kun.nl/hfml/fingertip.html

 http://www.physics.ubc.ca/~outreach/p420_97/bruce/meissner.html

http://www.sci.kun.nl/hfml/20t-magnet.html