Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2001 № 09

Можно ли обойтись без стержня — сказать трудно. Изобретатели надеются найти такую конфигурацию постоянного магнита, при которой кусочек железа или другой магнит мог бы устойчиво висеть в воздухе, не касаясь других тел.

Правоверные мусульмане убеждены, что гроб Магомета парит в воздухе, не касаясь стен пещеры, под действием магнита. Но как — вот в чем вопрос! По крайней мере, один человек знал, как это делается. Это был уроженец Польши, сын полковника прусской армии Антон Маркович Гамулецкий (1753–1850). Талантливый механик, он около пяти лет жил во Франции, был учеником самого Калиостро. Вернувшись после ареста своего учителя в Россию, в 1827 году Гамулецкий после почти двадцатилетней работы открывает в Петербурге на Невском проспекте своеобразный театр автоматов — «Механический кабинет». Среди прочих диковинок одна поражала более всего. Посетителей, поднимавшихся по лестнице, встречала фигура ангела в натуральный человеческий рост. Она парила над головами входящих, и каждый мог убедиться в том, что фигура не была подвешена или подперта снизу или с боков. «Десять лет, — пояснял Гамулецкий, — я трудился, чтобы найти точку и вес магнита и железа, дабы удержать ангела в воздухе» Однако никто опыт Гамулецкого пока повторить не может. Техника же добивается таких эффектов более сложными путями.

Вот одна из фантазий на эту тему, ставшая занимательной игрушкой, — магнитный волчок. Он сделан из кольцевого керамического магнита. Запускают его на столике, под которым лежит другой кольцевой магнит. Их полюса повернуты навстречу друг другу. Волчок раскручивают, а столик осторожно убирают. Волчок зависает в воздухе до тех пор, пока скорость его вращения способна помешать ему опрокинуться под действием сил магнитного поля.

Давно известно явление сверхпроводимости, когда при сильном охлаждении полностью пропадает сопротивление у некоторых металлов, например, свинца. Оказывается, положить магнит на кусок сверхпроводящего металла невозможно. Он обязательно зависнет на некотором расстоянии (рис. 2).

Рис. 2

Вызвано это тем, что приближающийся к проводнику магнит своим полем наводит в нем токи. Их направление таково, что они магнит отталкивают. В обычных проводниках эти токи мгновенно растрачиваются на нагревание, а в сверхпроводниках они остаются навечно, до тех пор, пока существует состояние сверхпроводимости.

Это явление используется для борьбы с трением в особо точных приборах. Но получать сверхпроводимость трудно, а вращение без трения и износа желательно для многих механизмов.

Многотонные валы турбин некоторых наших газоперекачивающих станций не имеют подшипников в обычном понимании этого слова. Они проходят через отверстия в корпусе, не касаясь его ни в одной точке.

Поддерживает их поле специального электромагнита. Такое состояние неустойчиво, но спасает дело чуткая система управления. Как только вал приближается к стенке слишком близко, она увеличивает ток в соответствующей обмотке магнита и возвращает его на место. Система очень надежна. Некоторые турбины работают с ней уже четвертый десяток лет без признаков износа вала.

И, наконец, последний, чисто школьный опыт, который, однако, наводит на серьезные размышления. В основе его катушка Томпсона с железным сердечником, набранным из отдельных пластин или стержней. На сердечник одевают металлическое кольцо и катушку подключают к сети переменного тока. Кольцо плавно взмывает вверх и повисает в воздухе (рис. 3).

Объясняется явление очень просто. По виткам катушки протекает переменный ток. Он создает переменное магнитное поле, что вызывает в кольце индукционный ток. Его поле всякий раз направлено противоположно полю катушки. И одноименные магнитные полюса кольца и катушки отталкиваются.

Кольцо не падает на катушку, но во время опыта сильно нагревается. Возможно, это подсказало немецким ученым в 1923 году идею устройства для плавки сверхчистых металлов. Дело в том, что материал сосуда для плавки (тигля) хоть и незначительно, но растворяется в металле. Для сверхчистых веществ это абсолютно недопустимо. И было предложено устройство для бестигельной плавки (рис. 4).

Пара катушек, по виткам которых протекает переменный ток, создает встречные магнитные поля. Брошенная между ними частица металла устойчиво парит между катушками, нагреваясь вихревыми токами, и расплавляется. Процесс может проходить в вакууме, поэтому какое-либо загрязнение вещества исключается. Этот метод нашел практическое применение для плавки полупроводниковых материалов.