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Vorwort Diamagnetische Levitation (Erläuterung) |
| Der Ausdruck „Diamagnetismus“
stammt von Michael Faraday. Er bemerkte um 1845, dass viele Elemente eine
gewisse Form von Diamagnetismus
aufweisen. Unter normalen Bedingungen ist Bismut, abgesehen von
Pyrolytischen Graphit, unter normalen Bedingungen am stärksten
diamagnetisch (siehe
Permeabilität verschiedener Stoffe). Diamagnetismus ist eine Form des Magnetismus welcher aber nun bestrebt ist aus einem Magnetfeld herauszuwandern. Also genau entgegen dem was man von Magneten her kennt, dabei spielt die Polung auch keine Rolle mehr. Es werden Nord und Südpol gleichermaßen abgestoßen. Mit dieser Kenntnis ist es nun möglich einen starken Magneten zum Schweben zu bringen. Um einen massebehafteten Körper schweben zu lassen muss man sich der Gravitation entziehen oder ihr entgegen wirken. Ein entziehen ist hier auf der Erde wohl nicht möglich, demnach benötigt man eine Gegenkraft. Diese Gegenkraft wird mit einem etwas stärkeren zweitem Scheiben-Magnet erzeugt der oberhalb befestigt ist. Diese Konstruktion reicht aber noch nicht um ein stabiles Schweben zu ermöglichen, da die Magnete beim annähern - ab einen bestimmten Punkt zusammen knallen werden. Nun kommt das diamagnetische Bismut ins Spiel. Es stabilisiert den Schwebemagnet in diesem besagten Punkt, so das der Magnet sich nun im Schwebezustand befindet. Da die Intensität des Magnetfeldes sich mit der Temperatur ändert wird die Position des Magneten nur noch von seiner Umgebungstemperatur abhängig sein. |
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Neodym Magnet in der Schwebe |
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| Diamagnetische Schwebevorrichtung mit Bismut: Hier nun die selbst gebaute Schwebevorrichtung um einen kleinen 
Neodym-Magneten zum
schweben zu bringen. Daneben ein Stück reines Bismut. |
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| Bismut in seiner Farbenpracht: Bismut, veraltet Wismut, ist ein chemisches Element aus dem Periodensystem. Da es sehr starke
diamagnetische
Eigenschaften besitzt (im Vergleich zu anderen Elementen) ist es hervorragend
für Schwebeversuche mit Magneten geeignet.Bismut ist mit ca. 9,8g/cm³ fast so schwer wie Blei mit 11,3g/cm³ und besitzt außerdem einen niedrigen Schmelzpunkt (271°C) was den Heimwerker sehr gelegen kommt um selbst in heimischer Umgebung Formen zu gießen. |
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| Der Aufbau der Bismut Schwebevorrichtung:
Die Grundplatte (Aluminium) im Ø 80mm, die Holzpfosten 18x18mm und 95mm hoch. Der obere Querträger ist auch aus Aluminium mit einem Whitworth R3/8 Zoll Gewinde. Der Gewindebolzen ist aus Edelstahl und leicht magnetisch was aber an dieser Stelle kein Problem darstellt. Alle anderen Teile sind nicht
ferro-magnetisch.
Der vergoldete Neodym-Schwebemagnet hat eine Kantenlänge von 5mm. Der obere vernickelte Neodym-Magnet hat einen Durchmesser von 20mm und ist 3mm stark. Die zwei Bismut Scheiben habe ich in einem feuerfesten Ring Ø 25mm geschmolzen und nach dem abkühlen ausgedrückt. Da Bismut sich im Gegensatz zu anderen Materialien beim abkühlen ausdehnt, saßen sie sehr fest in der Form. Danach wurden sie überfräst und poliert. Eine Bismut-Scheibe kam in die Grundplatte und die andere wurde in einer Aluminium-Form gefasst, welche mit zwei Aluminium-Drähten an den Holzpfosten befestigt sind. Der Abstand zwischen den Bismut-Scheiben beträgt 6,5mm. In Versuchen zeigt sich dieser Abstand als optimal. |
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| Der Magnet schwebt stabil von ganz alleine: Der obere Scheibenmagnet ist nicht geklebt sondern hält sich selbst (Presspassung). Über den oberen Bolzen lässt sich die Höhe des Schwebenden Magneten wunderbar einstellen. |
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| Die Bismutscheiben: In der Nahaufnahme sieht es viel spektakulärer aus. |
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| Höhenverstellung des Neodym-Magneten
durch den Gewindebolzen: Der Alu-Querträger ist mit zwei M4 VA Senkschrauben befestigt. Eine Verstiftung sorgt als Verdrehsicherung. |
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| Freies Schweben ohne Energie: Und zu guter letzt mal bei Nacht :-) Es ist ein beunruhigendes Gefühl etwas in der Wohnung zu haben - was schwebt! |
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Video über die Bismut Levitation
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