• Διαφανής επιφάνεια στο εσωτερικό της οποίας περιέχονται ρινίσματα σιδήρου και ειδικό υγρό.
• Διαφανής κύλινδρος στο εσωτερικό του οποίου περιέχονται ρινίσματα σιδήρου και ειδικό υγρό.
• Τέσσερις ραβδόμορφοι μαγνήτες διαφορετικών διαστάσεων.

Διαδικασία

1. Πάνω στη διαφανή επιφάνεια τοποθετείστε ένα ραβδόμορφο μαγνήτη. Χτυπήσετε τη διαφανή επιφάνεια ελαφρά με το χέρι σας. Παρατηρείτε ότι τα ρινίσματα παίρνουν μια καθορισμένη μορφή που αντιστοιχεί στις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου, που δημιουργεί ο μόνιμος μαγνήτης. Γιατί συμβαίνει αυτό;
2. Πλησιάστε τον βόρειο πόλο του ενός μαγνήτη με τον νότιο του άλλου και τοποθετείστε τους πάνω στην διαφανή επιφάνεια. Παρατηρείται ότι τα ρινίσματα παίρνουν παραπλήσια μορφή με αυτή που παρουσιάζεται στην διαδικασία 1. Γιατί συμβαίνει αυτό;
3.  Πλησιάστε τον βόρειο πόλο του ενός μαγνήτη με τον βόρειο του άλλου και τοποθετείστε τους κάτω από την γυάλινη επιφάνεια. Παρατηρείται ότι τα ρινίσματα οπτικοποιούν τη μορφή του μαγνητικού πεδίου για κάθε μαγνήτη χωριστά. Γιατί συμβαίνει αυτό;
4. Επαναλάβετε τις διαδικασίες 1-3 για την κυλινδρική επιφάνεια τοποθετώντας στην εσωτερική του κοιλότητα μαγνήτες. Παρατηρούμε τρισδιάστατη αναπαράσταση των δυναμικών γραμμών του πεδίου.

Εξήγηση

Με την προσέγγιση της πλάκας σε μαγνήτη, προσανατολίζονται τα ρινίσματα σιδήρου σύμφωνα με την μορφή των δυναμικών γραμμών του μαγνητικού πεδίου. Επειδή τα ρινίσματα είναι πολύ μικρά σε μέγεθος η θέση τους μπορεί να καθορίσει σε πολύ καλή προσέγγιση τη μορφή του μαγνητικού πεδίου που δημιουργούν οι μόνιμοι μαγνήτες. Οι περιοχές όπου τα ρινίσματα σιδήρου είναι περισσότερο συγκεντρωμένα, είναι εκεί όπου πυκνώνουν οι δυναμικές γραμμές και το μέτρο της έντασης του μαγνητικού πεδίου είναι υψηλό. Αυτές οι περιοχές βρίσκονται κοντά στους πόλους του μαγνήτη. Οι ετερώνυμοι πόλοι έλκονται, οπότε στην ουσία προκύπτει ένας μαγνήτης ενώ οι ομώνυμοι πόλοι απωθούνται, σχηματίζοντας διαφορετική μορφή δυναμικών γραμμών.

Συσκευή αιώρησης (δύο πλακίδια από γραφίτη (διαμαγνητικό υλικό) μεταξύ των οποίων περικλείεται ισχυρός μικρός μόνιμος μαγνήτης, τρείς κεραμικούς δακτυλιοειδείς μαγνήτες).

Συσκευή μαγνητικής αιώρησης η οποία περιέχει μόνιμους δακτυλιοειδείς μαγνήτες.

Διαδικασία:

Περιστρέφουμε δεξιόστροφα τους τρείς κεραμικούς δακτυλιοειδείς μαγνήτες. Παρατηρούμε ότι ο μικρός μαγνήτης αιωρείται στο εσωτερικό της συσκευής και προσεγγίζει το πάνω πλακίδιο. Γιατί συμβαίνει αυτό;

Περιστρέφουμε αριστερόστροφα τους τρείς κεραμικούς δακτυλιοειδείς μαγνήτες. Παρατηρούμε ότι ο μικρός μαγνήτης αιωρείται στο εσωτερικό της συσκευής και προσεγγίζει το κάτω πλακίδιο. Γιατί συμβαίνει αυτό;

Τοποθετούμε τους δύο μαγνήτες στη βάση στήριξης έτσι ώστε οι απέναντι πόλοι τους να είναι ίδιοι. Παρατηρούμε ότι ο πάνω μαγνήτης αιωρείται. Γιατί συμβαίνει αυτό;

Εξήγηση:

Τα δύο πλακίδια ανάμεσα στα οποία αιωρείται ο μικρός μόνιμος μαγνήτης είναι κατασκευασμένα από άνθρακα που είναι διαμαγνητικό υλικό. Λόγω της φύσης τους τα διαμαγνητικά υλικά όταν βρεθούν σε χώρο που υπάρχει μαγνητικό πεδίο δημιουργούν μαγνητική ροή γύρω τους, η οποία έχει τέτοια μορφή που αντιτίθεται στο εκάστοτε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Έτσι αν ο μαγνήτης έχει στραμμένο το βόρειο πόλο του προς το κάτω πλακίδιο του άνθρακα, το πλακίδιο αυτό θα δημιουργεί μαγνητική ροή που αντιστοιχεί στη δημιουργία βόρειου πόλου απέναντι από το βόρειο πόλο του μόνιμου μαγνήτη. Αντίστοιχα αν ο μαγνήτης έχει στραμμένο το νότιο πόλο του προς το πάνω πλακίδιο  θα δημιουργηθεί σε αυτόν νότιος πόλος.

Επομένως ο μαγνήτης βρίσκεται σε μαγνητικά πεδία που προκαλούν απωθητικές δυνάμεις σ’ αυτόν και από το πάνω και από το κάτω πλακίδιο. Έτσι, πάνω στο μικρό μαγνήτη ασκούνται οι εξής δυνάμεις. Δυο ίσες μέτρου και αντίθετης φοράς απωθητικές δυνάμεις Α₁ και Α₂ από  τα διαμαγνητικά υλικά προς την πηγή του μαγνητικού πεδίου που είναι ο μικρός μόνιμος μαγνήτης, το βάρος του Β,  και μία μαγνητική ελκτική δύναμη από τους τρεις κεραμικούς δακτυλιοειδείς μαγνήτες F_μ. Στρέφοντας αριστερόστροφα τους δακτυλιοειδείς μαγνήτες αυτοί απομακρύνονται από τον χώρο του μικρού μόνιμου μαγνήτη με αποτέλεσμα να μικραίνει η ένταση του μαγνητικού πεδίου και σαν συνέπεια και η ελκτική δύναμη που εξασκείται σε αυτόν.  Σαν αποτέλεσμα ο μικρός μαγνήτης προσεγγίζει την κάτω πλάκα. Το αντίστροφο ισχύει όταν στρέφουμε τους μαγνήτες δεξιόστροφα. Σε κάθε περίπτωση όμως ισχύει ΣF=0 για να μπορεί ο μικρός μαγνήτης να αιωρείται.

Τοποθετώντας τους όμοιους πόλους των μαγνητών απέναντι, αυτοί απωθούνται εξαιτίας της μόνιμης απωθητικής δύναμης που ασκείται μεταξύ τους. Η απωθητική αυτή δύναμη έχει τέτοιο μέτρο που αντισταθμίζει το βάρος του μαγνήτη και συνεπώς με αυτόν τον  τρόπο παρατηρούμε την αιώρησή του.