Как сделать левитирующий светильник

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Как самому создать магнитную левитацию в домашних условиях

Как самому создать магнитную левитацию в домашних условиях

Магнитная левитация — метод, позволяющий с использованием только силы магнитного поля поднять и переместить предметы. Подобное явление применяют для нейтрализации различных ускорений, например, свободного падения.

Сам термин «левитация» имеет английское происхождение: levitate – подняться в воздухе. Это состояние, преодоления объектом гравитации: парение в воздухе, ни на что не опираясь, не отталкиваясь, не используя реактивную тягу. Физики дают такое определение левитации: стабильное положение предмета в поле гравитации, где сила тяжести встречает сопротивление возвращающей силы, что обеспечивает стабильное положение в пространстве. Левитация в естественном состоянии не существует.

Способы реализации магнитной левитации

Обеспечить равновесие объекта в пространстве можно, применив несколько способов: сервомеханизмы, диамагнетики, сверхпроводники и системы с вихревыми токами. Такие устройства дают возможность объекту сохранить равновесие, когда он поднят над основой с магнитом. Как сделать левитирующий прибор самостоятельно выясним в статье.

Электромагнитная левитация с системой слежения

Собрав устройство на основе электромагнита с использованием фотореле достигают левитации мелких металлических предметов. Они зависают в воздухе, приподнимаясь над электромагнитом, который закреплен на стойке. Электромагнит работает, пока предмет не затеняет фотоэлемент в стойке, то есть он получает световой сигнал от контрольной точки и предмет медленно поднимается.

Поднявшись на расчётное расстояние, предмет перекрывает контрольную точку, на фотоэлемент попадает тень, магнит отключается и предмет падает. Но окончательно упасть на стойку он не успевает: как только с контрольной точки уходит тень, фотоэлемент срабатывает, и магнит вновь включается. Досконально отрегулировав систему можно добиться ощущения парения предмета в воздухе.

Этот принцип положен в основу изготовления сувенирных левитирующих глобусов

Диамагнитная левитация

Самым доступным диамагнетиком (свойство намагничиваться против магнитного поля) является грифель карандаша из графита. У него сильная магнитная восприимчивость. Способен проявлять левитацию над неодимовым магнитом при температуре от 15 °C до 25 °C. Для создания магнитной ловушки полюса магнитов располагают в шахматном порядке.

Магнит с показателем индукции в 1Тл способен повиснуть между висмутовыми пластинами. Создав магнитное поле в 11 Тл, можно стабилизировать его левитацию даже между пальцами, так как они тоже диамагнетики.

Левитация магнита над сверхпроводником (эффект Мейснера)

Взяв пластину из оксида иттрия-бария-меди и охладив ее до −195,75 °C (жидкий азот), мы придаем ей свойства сверхпроводника. Положим под подставку с неодимовым магнитом эту пластину и уберем подставку: мы видим как магнит левитирует в воздухе.

Минимальная индукция в 1мТл способна приподнять на 4 миллиметра магнит над подобным сверхпроводником. Добавляя индукцию, увеличивается расстояние между пластиной и магнитом.

Это явление основывается на свойстве сверхпроводника выталкивать магнитное поле из сверхпроводящей фазы. Поэтому магнит, сталкиваясь с полем противоположного заряда, отталкивается от него и зависает над сверхпроводником, пока тот не потеряет свойства.

Левитация в условиях вихревых токов

Вихревой ток, возникающий в переменном магнитном поле больших проводников, может удержать некоторые металлические предметы, вызывая левитацию. Например: диск из алюминия может парить над катушкой переменного тока.

Это явление объясняет закон Ленца: индуцированный диском ток создает поле, противоположного направления. Таким образом, диск будет левитировать пока в катушке есть переменный ток. Главное подобрать подходящие габариты катушки.

Такое явление можно увидеть, запустив неодимовый магнит в медную трубу. Опять же индуцированное магнитное поле направляется противоположно магниту и заставляет его парить внутри трубы.

Основные типы магнитной левитации

На парящий предмет воздействует давление, которое можно получить, используя несколько конструкций. Принято выделять электромагнитные конструкции (ЕМS) и электродинамические устройства (EDS).

Системы ЕМS нестабильны в равновесном положении. Для приемлемой работы требуется оснащение автоматизированной системой управления, которая обеспечивает бесперебойный контроль.

Притяжение возможно между ферромагнетическими проводниками и электрическим магнитом. Работа подобных систем основана на принципах действия вихревого тока в проводящем компоненте. Это возможно при наличии переменного магнитного поля.

Система EDS может быть представлена двумя типами взаимодействий:

1. Стационарная катушка находится во взаимосвязи с магнитом, который является сверхпроводником.
2. Изменение в магнитном поле вызывает воздействие силы, генерирующей переменный ток.

Сила отталкивания, используемая в электродинамической системе, делает ее инертно стабильной. Что обуславливает использование постоянных магнитов в установках гибридного типа, а не в самостоятельных. Потому что постоянные магниты не обеспечивают стабильности положения в различных степенях свободы.

То есть, не поддерживая другими силами, которые воздействуют на статичность, невозможно обеспечить правильное функционирование системы.

Иногда планируется для обеспечения процесса левитации отойти от применения магнитных материалов и собрать систему из элементов отличной структуры. Тогда все равно возникает необходимость применять магнитные посредники (вставки).

Как сделать магнит своими руками

В основе действия всех левитаторов лежит магнитное основание. При желании можно сделать магнит в домашних условиях. Например, чтобы превратить обычную отвертку в магнитную. Понадобятся: батарейка 5 или 12 вольт, медная проволока, изолента, отвертка.

1. Берем отвертку и наматываем на нее от 280 до 350 витков очень плотно друг к другу.
2. Поверх проволоки наматываем изоленту, также тщательно.
3. Подключаем один конец проволоки к плюсу батарейки, другой к минусу и оцениваем магнитный эффект.

Магнитная левитация в домашних условиях

В 90х годах XX века очень популярной стала игрушка Левитрон, основанный на воздействии магнитного поля.

Это волчок-левитатор, зависший в воздухе. Подобную игрушку можно собрать в домашних условиях, чтобы понять сущность магнитной левитации. Как сделать левитрон – представим подробную инструкцию.

Список материалов:

• доска из дерева;
• простой карандаш;
• изолента;
• шайбы из пластика или латуни;
• картон;
• 13 дисковых неодимовых магнитов марки N52 размером 12*3 мм;
• широкий кольцевой магнит с наружным диаметром 20, внутренним 10мм марки N42.

Описание процесса сборки пошагово:

1. Изготовление раскладки. Изначально волчок собирался на двух керамических кольцевых магнитах. В нашей конструкции мы применим стандартные неодимовые магниты. Для начала распечатаем схему отверстий разметки для установки магнитов. Перед началом работ проверьте соответствие размеров в распечатанной схеме и указанных в исходнике. Если все соответствует, то вырежьте макет.
2. Готовим основание. На доску приложите бумажную схему и разметьте в соответствии с ней. Обратите внимание, что толщина деревянной заготовки должна быть от 6мм.
3. Перенос всех блоков схемы на основу. Приклейте бумажный носитель к получившейся основе. Используя сверло Форстнера (d=12мм), накерните центр кругов. Это обеспечит дальнейшую точность сверления.
4. Высверливаем отверстия. Применяя сверло Форстнера (d=12мм) делаем отверстия в заготовке так, чтобы дно отверстия заходило на 3 мм в верхнюю часть блока. Следует обеспечить расположение магнитов на максимально близком расстоянии к верхней части.
5. Установка магнитов. Когда отверстия готовы, вы еще раз проверили их размеры, установите магниты одним полюсом вверх, например южным. Для определения полюсности можно применить маркированный магнит D68PC-RB. Положим блок на стальную пластину, чтобы магниты легче прошли на дно отверстий. Возьмем магниты марки N52 и разложим в отверстия по одному как можно глубже. Если необходимо протолкнуть магнит, можно взять деревянный дюбель.
6. Как сделать волчок. Берем карандаш длиной 40 мм с заостренным концом. Наматываем на него изоленту, для увеличения диаметра подходящего под центральную часть кольцевого магнита. Вставьте карандаш в магнит, чтобы южный полюс располагался внизу, как и заостренная часть карандаша. Чтобы добавить вес волчку, воспользуйтесь пластмассовыми или латунными шайбами: наденьте несколько сверху. Для обеспечения правильной работы необходимо методом подбора определить приемлемое количество шайб.
7. Запускаем систему. Отрезаем картон или пластик для платформы. Укладываем его на магнитное основание. На платформе волчок начинает раскручиваться и постепенно с платформой поднимается вверх до попадания в яму магнитного поля.

Если все сделано правильно, то волчок зависнет. Отладка механизма может занять продолжительное время.

Советы по регулированию волчка:

• Постарайтесь обеспечить баланс основания. Применяйте кусочки картона или бумаги для поднятия сторон основания и его выравнивания. При отклонении от центра к какой-то стороне, поднимайте ее, подкладывая кусочки бумаги.
• Примените трехточечное нивелирование.
• Учитывайте вес волчка: устройство предполагает наличие магнитной ямы – сила магнита в центре слабее, чем возле края. Для удержания магнита в центре, следует добавить вес (при вылетании волчка) или уменьшить (если волчок не поднимается от платформы).
• Еще одним значимым показателем является высота платформы: низкая платформа не дает волчку достаточно раскрутиться. Следовательно, нужно подложить под нее бумагу или картон.
• При наличии под рукой 3D-принтера, можно распечатать на нем игрушку.

Таким образом, сделать левитрон своими руками в домашних условиях возможно. На основании представленных материалов можно сконструировать различные сувениры, предметы интерьера, способные порадовать вас и ваших знакомых. Помимо этого можно показывать всевозможные фокусы с магнитами и левитацией детям.

Источник

Как сделать «левитирующий» ночник

В этой статье я расскажу вам, как сделать светильник своими руками, который прост в сборке и не требует никаких дополнительных инструментов.

Видео полного процесса, как сделать светильник своими руками:

• Лобзик
• Зажим
• Дрель
• Горячий клей пистолет
• Клей для дерева
• Квадратная линейка
• Линейка
• Кисточка
• Наждачная бумага зернистостью 80-120 и 220
• Ножницы

• Деревянная доска размером 1,5 х 1,5 см длиной около 210 см
• Деревянная доска размером 3 х 3 см длиной около 60 см
• Светодиодная лампа (теплого белого цвета), 7 Вт
• Цоколь (ламповый)
• Кабель питания с переключателем Вкл. / Выкл.
• Краска
• Двусторонний скотч
• Бумага А4 / цветная бумага / скоросшиватель пластиковый

Деревянные детали

• 8 шт.: 1,5 х 1,5 см х 13 см
• 3 шт.: 1,5 х 1,5 см х 25 см
• 1 шт.: 1,5 х 1,5 см х 23 см
• 4 шт.: 3 х 3 см х 12 см

Склеиваем первую часть

Приклейте две детали длиной 25 см с двумя деталями длиной 13 см. Держите детали в течение 3-5 минут. Для ускорения процесса сушки клея используйте фен.

Склеиваем вторую часть

Приклейте детали длиной 23 см и 25 см с двумя деталями длиной 13 см.

Склеиваем основание для светильника

Приклейте четыре детали длиной 12 см и закрепите их. Подождите 20-24 часа, пока деревянный клей полностью не высохнет.

Склеиваем раму для ночника

Склеиваем рамку для ночника из получившихся склеенных деталей и последних 4-х деталей длинной 13 см.

Придавливаем и ждем

Добавьте что-то тяжелое на каждый угол светильника. Подождите 20-24 часа до полного высыхания клея.

Делаем отверстия

Просверлите отверстие для кабеля питания на задней части светильника (возле 23 см детали).

Зашкуриваем

Сначала обработайте всю поверхность наждачной бумагой 80, а затем с зернистостью 200.

Размечаем место склеивания

Отметьте место склеивания рамки и основания светильника. Рамка ночника должна располагаться в 3 см от краев основания.

Соединяем раму и основание

Добавьте клей на отмеченные места, поместите рамку на основание и прижмите ее чем-то тяжелым. Оставьте на 20-24 часа до полного высыхания клея.

Покраска

Я использую белую краску на водной основе. У нее почти нет неприятного запаха, так что с ней можно работать в доме.

Размещаем кабель питания

Протяните кабель питания через отверстие и соберите патрон лампы. Проверьте его, прежде чем приступать к следующему шагу. Я использую патрон Е27 Т210, который подключается к сети переменного тока (120-250В).

Приклеиваем кабель питания

Нанесите горячий клей вокруг кабеля, чтобы вы случайно не могли его вытащить.

Приклеиваем цоколь к основанию ночника

Нанесите горячий клей на нижнюю часть цоколя и быстро прижмите его к основанию светильника.

Добавляем еще немного горячего клея

Добавьте еще немного горячего клея вокруг цоколя для надежного крепления.

Вырезаем бумажные детали

Вырежьте две детали 12,5 см х 24 см из двусторонней оранжевой бумаги. Приклейте двусторонний скотч на концах бумаги.

Размещаем бумажные детали

Разместите кусочки бумаги, чтобы они были на одинаковом расстоянии от левого и правого краев светильника.

Бумага А4

Приклейте на бумагу формата A4 двустороннюю ленту.

Склеиваем бумагу А4

Приклейте бумагу формата А4 на заднюю сторону лампы.

Вырезаем ножки для светильника

Приклейте немного двустороннего скотча на любой резиновый материал, который у вас есть, и вырежьте четыре ножки для основания светильника.

Приклеиваем ножки

Приклейте все четыре ножки к основанию светильника. Постарайтесь приклеивать как можно ближе к краям основания ночника для лучшей устойчивости.

Выбираем правильную лампу

Сначала я использовал стандартную светодиодную лампочку 14 Вт, но свет был слишком ярким, поэтому я заменил ее на 7 Вт светодиодную лампу накаливания теплого белого цвета. Это дало больше красивых цветов в ночное время.

Другие материалы, которые можно использовать

Если вам не нравится использовать бумагу, и вы хотите получить более прочный материал, вы можете использовать заднюю сторону пластиковых скоросшивателей. Они дешевые, имеют приятную текстуру и бывают разных цветов.

Источник