Levitación magnética. ( experimento de diamagnetismo).

 

Los efectos magnéticos, especialmente los del ferromagnetismo son bien conocidos, sin embargo el díamagnetismo no es tan bien conocido particularmente porque sus efectos son mucho menos intensos.

En un experimento anterior se describía un procedimiento para observar los efectos del díamagnetismo en el bismuto que es uno de los materiales mas diamagnéticos. En el presente experimento gracias a las propiedades diamagnéticas del grafito pirolítico se hace levitar una plaquita de este material sobre un conjunto de imanes de manera bien notable y sorprendente.

La particularidad de este montaje se debe a la peculiar disposición de los imanes que configura fuerzas de repulsión sobre una placa de grafito que hacen que la levitacion sea notablemente estable, pudiendo oscilar sobre su posición de reposo sin demasiadas dificultades.






En la imagen anterior vemos el montaje de perfil, para observar mejor la levitación del grafito. La paca de grafito tiene unas dimensiones de 12,5 x 12,5 x 0,5 mm con un peso aproximado de 0,25 gramos. Los cuatro imanes son de neodimio de grado N48 de forma cúbica y 12,5 mm de arista. Las dimensiones no son críticas.

A la derecha un trozo de papel milimetrado sirve para hacerse idea de las dimensiones. Esto nos permite apreciar que el grafico levita aproximadamente a 1,5 mm de los imanes.






La siguiente imagen nos proporciona una vista del conjunto desde arriba. En ella observamos que las diagonales de la plaquita del grafito se alinea con las caras de los imanes. Esto ocurre siempre y si intentamos hacer girar la placa, vuelve a la posición original en cuanto se suelta.




La fotografía anterior nos muestra la levitación de una placa mas gruesa ( 1,5 mm). En este caso la distancia entre la placa y los imanes es menor debido a que el incremento de peso del grafito no acarrea el suficiente incremento de repulsión debido al diamagnétismo. Los efectos son más notables en placas de 0,1 a 0,7 mm.

Seguramente os peguntareis por que en vez de utilizar cuatro imanes pequeños no se emplea un solo imán mas grande.  La razón es que no es el tamaño del imán lo que mas importa, sino la especial configuración del campo magnético formado por cuatro imanes convenientemente colocados lo que da estabilidad al sistema.

 Con un solo imán, aproximadamente las fuerzas de levitación tienen la figura de las líneas de campo del imán tal como se representan en la figura siguiente. Al intentar colocar la paquita encima, debido a que es imposible colocarla en perfecto equilibrio, esta resbala y cae. Incluso si consiguiéramos colocarla, cualquier movimiento o la mínima corriente de aire la sacaría de equilibrio y caería.


 

Por el contrario si unimos cuatro imanes con la disposición de polos mostrada en la figura siguiente, se crean unas líneas de fuerza que tienen en la zona central una forma de bañera. Colocando la plaquita en este lugar adopta un equilibrio bastante estable, del cual se puede desplazar temporalmente sin que la plaquita se deslice y caiga.





Por ultimo, un video (para los que dispongan de buena línea, ya que ocupa 6 megas) donde se puede apreciar la estabilidad del montaje. Descargar video.

 

Notas.

El experimento se puede realizar con imanes mas pequeños, de esta forma resultara mas barato aunque el efecto (debido a las dimensiones) no será tan espectacular.



Ampliación del experimento.

La estructura de los cuatro imanes colocados en cuadripolo puede ampliarse indefinidamente de manera que la plaquita de grafito levite sobre la superficie creada.




En este tipo de formación, la plaquita tiende a colocarse en las mismas condiciones del experimento anterior, aunque puede desplazarse de un lugar a otro sin demasiadas dificultades. Esa superficie se comporta como si tratasemos de mover una plancha de madera sobre un suelo recubierto de globos. Si las dimensiones de la placa son menores que las de un globo, tienede a colocarse en los huecos que dejan los globos exigiendo un pequeño esfuerzo para moverse de un punto a otro.




Conforme la plaquita es mas grande (en funcion de los imanes), flota mas por encima de ellos siendo su movimiento mas suave y desaparecen las posiciones esables, por lo que el mas imperceptible movimiento del aire arrastra la plaquita.



PFDC