Διάταξη:

• Αλουμινένια βάση στήριξης
• Αιωρούμενος ευθύγραμμος αγωγός
• Μαγνήτης μεταβλητής απόστασης
• Δύο επίπεδοι μαγνητικοί πόλοι από σίδηρο
• Επίπεδο εκκρεμές από αλουμίνιο και εκκρεμές με σχισμές
• Αιωρούμενη γυάλινη ράβδο και ράβδο από αλουμίνιο
• Πηνίο τριών σπειρών προσαρμοσμένο σε ένα μοτέρ
• Πηγή τροφοδοσίας

Διαδικασία:

1. Τοποθετείστε το μαγνήτη μεταβλητής απόστασης κατακόρυφα στη βάση στήριξης και κρεμάμε τον ευθύγραμμο αγωγό. Συνδέστε τα άκρα του αγωγού με την πηγή τροφοδοσίας (I_max=6 A). Παρατηρείτε ότι όταν ο αγωγός τροφοδοτείται με ηλεκτρικό ρεύμα αποκλίνει από τη θέση ισορροπίας του. Γιατί συμβαίνει αυτό;
2. Αφαιρέστε τον αγωγό και τοποθετήστε το μαγνήτη μεταβλητής απόστασης οριζόντια στη βάση στήριξης. Κρεμάστε το επίπεδο εκκρεμές και το εκκρεμές με τις σχισμές έτσι ώστε να βρίσκονται εντός του μαγνητικού πεδίου και στη συνέχεια εκτρέψτε τα από τη θέση ισορροπίας τους. Παρατηρούμε ότι το επίπεδο εκκρεμές ακινητοποιείται γρήγορα ενώ αυτό με τις σχισμές συνεχίζει να ταλαντώνεται για μεγαλύτερο χρόνο. Γιατί συμβαίνει αυτό;
3. Κρεμάστε ανάμεσα στους πόλους του μαγνήτη διαδοχικά την γυάλινη ράβδο και τη ράβδο από αλουμίνιο. Παρατηρούμε ότι η γυάλινη ράβδος στρέφεται αρχικά προς μια κατεύθυνση και στη συνέχεια προς την αντίθετη, ενώ η ράβδος από αλουμίνιο στρέφεται πολύ αργά και τελικά ευθυγραμμίζεται με το μαγνητικό πεδίο. Γιατί συμβαίνει αυτό;
4. Τοποθετείστε το πηνίο εντός του μαγνητικού πεδίου. Συνδέστε τους ακροδέκτες με τάση τροφοδοσίας (V_max=6V, I_max=6A) και στρέψτε λίγο το αρχικά με το χέρι μέχρι να αρχίσει να περιστρέφεται μόνο του. Που οφείλεται η περιστροφή του; Αυξήστε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο. Τι παρατηρείτε;

Εξήγηση:

Όταν ένα τμήμα l ενός αγωγού ο οποίος διαρρέεται από ρεύμα Ι βρεθεί εντός μαγνητικού πεδίου $\vec{B}$ θα ασκηθεί πάνω του δύναμη από το πεδίο η οποία είναι ίση με $\vec{F}=I~\vec{l}\times\vec{B}$ (δύναμη Lorentz). Αυτή προκαλεί την κίνηση του αγωγού.

Σε μεταλλικές επιφάνειες που κινούνται σε μαγνητικό πεδίο επάγονται ρεύματα που κυκλοφορούν μέσα στον όγκο του υλικού. Επειδή οι εικόνες ροής τους μοιάζουν με δίνες που δημιουργούνται σε ποτάμι ονομάζονται δινορεύματα. Στο επίπεδο εκκρεμές, λόγω των δινορευμάτων που δημιουργούνται ασκείται μαγνητική δύναμη από το πεδίο που σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz αντιτίθεται στην κίνησή του. Η αλληλεπίδραση των δινορευμάτων με το πεδίο προκαλεί «φρενάρισμα» του δίσκου. Στην περίπτωση του εκκρεμούς με τις σχισμές τα δινορεύματα είναι πολύ ασθενή διότι εξαιτίας των σχισμών του πλαισίου μικρότερη επιφάνεια σε σχέση με το επίπεδο πλαίσιο βρίσκεται εντός του μαγνητικού πεδίου.

Παρόλο που ούτε η γυάλινη ράβδος, ούτε η αλουμινένια δεν είναι σιδηρομαγνητικά υλικά και οι δύο αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό πεδίο. Η γυάλινη ράβδος έχει σχετική μαγνητική διαπερατότητα μ_r=0.99999, $\mu_{r}\prec1~$ , ($\mu_{r}=\frac{\mu}{\mu_{0}}$ όπου μ είναι η μαγνητική διαπερατότητα του υλικού και μ₀ του κενού) και συνεπώς ανήκει στην κατηγορία των διαμαγνητικών υλικών τα οποία όταν τοποθετηθούν μέσα σε μαγνητικό πεδίο προκαλούν ελάττωση της έντασής του σε αυτά. Έτσι είναι σαν να τοποθετούμε μέσα στο μαγνητικό πεδίο έναν μαγνήτη με πολύ μικρή ένταση μαγνητικού πεδίου και με την φορά των πόλων του αντίθετη σε αυτή του μαγνητικού πεδίου. Στην άλλη περίπτωση η ράβδος από αλουμίνιο έχει μαγνητική διαπερατότητα μ_r=1.000023, $\mu_{r}\succ1~$ και ανήκει στην κατηγορία των παραμαγνητικών υλικών τα οποία όταν τοποθετηθούν  εντός μαγνητικού πεδίου προκαλούν μικρή αύξηση της έντασής του. Έτσι είναι σαν να τοποθετούμε μέσα στο μαγνητικό πεδίο ένα μαγνήτη με πολύ μικρή ένταση μαγνητικού πεδίου και με την φορά των πόλων του  ίδια με αυτή του μαγνητικού πεδίου.

Καθώς το πηνίο διαρρέεται από ρεύμα και βρίσκεται εντός μαγνητικού πεδίου ασκείται πάνω του δύναμη Lorentz η οποία προκαλεί την περιστροφή του πηνίου και η οποία είναι ανάλογη με την ένταση ρεύματος Ι που το διαρρέει.