Το ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο (91,4 Τ) δημιούργησαν Γερμανοί ερευνητές.

Το ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο του κόσμου δημιούργησαν Γερμανοί ερευνητές

Για την παραγωγή του μαγνητικού πεδίου χρειάστηκε μια συστοιχία τεράστιων πυκνωτών (Πηγή: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf)

Δρέσδη, Γερμανία
Χρησιμοποιώντας ένα γιγάντιο πηνίο βάρους 200 κιλών -το μόνο που θα μπορούσε να αντέξει τη δοκιμασία- ερευνητές στη Δρέσδη πέτυχαν νέο παγκόσμιο ρεκόρ παράγοντας ένα βραχύβιο μαγνητικό πεδίο με ένταση 91,4 Tesla, δηλαδή 1.900 φορές πιο ισχυρό από ένα μαγνητάκι ψυγείου και ενάμισι εκατομμύριο φορές ισχυρότερο από το μαγνητικό πεδίο της Γης.

Το μαγνητικό πεδίο δημιουργήθηκε στο Κέντρο «Χέλμζολτζ» της Δρέσδης για ερευνητικούς λόγους -όπως εξηγεί ανακοίνωση του κέντρου, η η πειραματική διάταξη χρησιμοποιείται για τη μελέτη υλικών που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρονική, καθώς και για την ανάπτυξη υπεραγώγιμων υλικών, τα οποία επιτρέπουν τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος χωρίς καμία αντίσταση.

«Το πραγματικό ενδιαφέρον μας δεν ήταν να φτάσουμε σε ακραίες τιμές πεδίου, αλλά να το χρησιμοποιήσουμε στην επιστήμη υλικών» δηλώνει ο Χοακίμ Βοζνίτζα, διευθυντής του Εργαστηρίου Μαγνητικών Πεδίων στο Κέντρο «Χέλμζολτζ».

Η κατάρριψη του ρεκόρ ήταν δύσκολη από τεχνική άποψη. Το μαγνητικό πεδίο δημιουργήθηκε διοχετεύοντας ένα ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα πηνίο, δηλαδή ένα αγώγιμο καλώδιο τυλιγμένο σε σχήμα κύλινδρου.

Το πρόβλημα είναι ότι το μαγνητικό πεδίο ασκεί μια ισχυρή δύναμη, τη λεγόμενη δύναμη Λόρενζ, στο ηλεκτροφόρο πηνίο από το οποίο ξεπήδησε. Η δύναμη αυτή προσπαθεί κατά κάποιο τρόπο να σπρώξει τα ηλεκτρικά φορτία έξω από το καλώδιο του πηνίου. Και όσο ισχυρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο, τόσο ισχυρότερη είναι και η δύναμη Λόρενζ.

«Ένα πηνίο από χαλκό θα διαλυόταν» αναφέρει ο Δρ Βοζνίτζα, περιγράφοντας ένα υποθετικό σενάριο για αυτή τη σύγκρουση ανάμεσα στο πεδίο και το μέταλλο του πηνίου.

«Στα 100 Tesla, η δύναμη Λόρενζ στο χάλκινο καλώδιο θα δημιουργούσε πίεση 40.000 φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας» επισημαίνει.

Για να δημιουργήσουν το πεδίο των 91,4 Tesla, οι ερευνητές χρησιμοποιήσαν τελικά όχι ένα αλλά δύο ενισχυμένα πηνία, από τα οποία το ένα δημιούργησε ένα πεδίο των 50 Tesla και το άλλο ένα δεύτερο πεδίο περίπου 40 Tesla.

Η τελική διάταξη των δύο πηνίων είχε μέγεθος βαρελιού και βάρος 200 κιλά (ένθετη αριστερά).

Όταν ενεργοποιήθηκε από έναν ισχυρό ηλεκτρικό παλμό που διοχετεύτηκε στο πηνίο, το πεδίο διατηρήθηκε για μόλις 0,02 δευτερόλεπτα.

Μέχρι σήμερα, το παγκόσμιο ρεκόρ ανήκε στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος στις ΗΠΑ, το οποίο είχε φτάσει μέχρι τα 89 Tesla.

Ένα μέσο μαγνητάκι ψυγείο έχει περίπου 0,05 Tesla, ενώ το μαγνητικό πεδίο της Γης έχει περίπου 60 microtesla κοντά στους πόλους του πλανήτη.

Newsroom ΔΟΛ

Ανίχνευση μαγνητικού πεδίου σωληνοειδούς

Στόχοι: Η ανίχνευση του μαγνητικού πεδίου ενός σωληνοειδούς, η εύρεση του τρόπου μεταβολής του μαγνητικού πεδίου κατά μήκος του άξονα του σωληνοειδούς, μια εφαρμογή της αμοιβαίας επαγωγής στην ανίχνευση μαγνητικού πεδίου.
Το σωληνοειδές (από το σετ του ζυγού ρεύματος ΗΛ. 305) τροφοδοτείται από εναλλασσόμενη τάση με μέγιστη ένταση ρεύματος 4-5 Α. Το εναλλασσόμενο ρεύμα παράγει εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο.
Διαπιστώνουμε ισχυρό μαγνητικό πεδίο κοντά στον αυλό του σωληνοειδούς, πλησιάζοντας σιδερένιο καρφί δεμένο σε κλωστή, ή σιδερένια αλυσίδα.
Μάλιστα μια μικρή αλυσίδα αρπάζεται στην μια άκρη του αυλού και βγαίνει στην άλλη άκρη.
Αξίζει να διαπιστώσουμε αν οι μαθητές -τριες γνωρίζουν ότι τα χάλκινα, χρυσά, (τα μη έχοντα fe) αντικείμενα δεν έλκονται. (μάλλον όχι - ούτε αρκετοί πρωτοετείς φοιτητές του Φυσικού το γνωρίζουν)

Το ανιχνευτικό πηνίο τετραγωνικής ή κυκλικής διατομής διαμέτρου 5-6 cm στερεώνεται σε ξύλινο πηχάκι με τους ακροδέκτες του συνδεμένους στην είσοδο Ψ ενός καθοδικού παλμογράφου. Από κάθε σπείρα του μικρού πηνίου ανίχνευσης διέρχεται μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή και επομένως στα άκρα του εμφανίζεται εναλλασσόμενη τάση που ενισχύεται κατάλληλα στον παλμογράφο. Το μήκος της κατακόρυφης γραμμής στον παλμογράφο, με τη σάρωση εκτός, είναι ανάλογο του πλάτους του μαγνητικού πεδίου που συναντάει το πηνίο ανίχνευσης, καθώς μετακινείται κατά μήκος του άξονα του σωληνοειδούς
Εντυπωσιάζει το γεγονός ότι καθώς το μικρό ανιχνευτικό πηνίο γυροφέρνει - πλησιάζει το σωληνοειδές, έχουμε στον παλμογράφο μικρή ή μεγάλη γραμμή, αντίστοιχη της τοπικής ισχυρότητας του μαγνητικού πεδίου.
Μετακινώντας το μικρό πηνίο ανίχνευσης κατά μήκος του σωληνοειδούς διαπιστώνουμε την μεταβολή του μαγνητικού πεδίου σε συνάρτηση με την απόσταση x από το άκρο της ξύλινης βάσης. Όπως προκύπτει από τη γραφική παράσταση Β-x το μαγνητικό πεδίο είναι ομογενές με μέγιστο μέτρο στην κεντρική περιοχή του σωληνοειδούς.

Magnetic Field Solenoid

View SlideShare presentation or Upload your own. (tags: physics experiment)