Имитатор левитации

Стимулирование у школьников познавательного интереса к физике, радиотехнике, формированию научной картины мира, возможно через постановку простейших, но занимательных и наглядных, физических экспериментов. Примером могут служить устройства имитирующие левитацию. Впервые, в широкой печати, о конструкции «левитаторов» было рассказано в книге Я. Войцеховского «Радиоэлектронные игрушки» 1977г. издания. Не мало внимания этой теме было уделено и в интернете. Конструкция имитатора левитации, которую я предлагаю Вашему вниманию, адаптирована для самостоятельного изготовления начинающими, объяснено устройство и принцип действия.

На металлическое тело, подвешенное вертикально в магнитном поле постоянного магнита действуют две силы: сила тяжести и сила притяжения магнита. Эти силы направлены в противоположную сторону и способны скомпенсировать друг друга. Теоретически можно найти такую точку в пространстве, в которой сила тяжести и сила притяжения магнита полностью уравновесятся. При этом тело будет свободно парить в пространстве. Но практически этого добиться невозможно, т.к. точка равновесия весьма неустойчива и любое, даже самое незначительное, внешнее воздействие приводит к разбалансировке сил. Удержать металлическое тело в точке равновесия можно, применив систему автоматического регулирования (САР). Для этого необходимо поменять постоянный магнит на электромагнит и, отслеживая положение тела оптопарой светодиод - фотодиод, регулировать силу притяжения магнита. Поднялось тело выше точки равновесия, электромагнит должен ослабить свое влияние, опустилось ниже – увеличить влияние.

Электрическая схема:

В качестве VD2 лучше всего использовать фотоприёмник от старой компьютерной мыши. Электромагнит намотан проводом ПЭЛ 0,5 на цилиндрическом диэлектрическом каркасе высотой 40 мм. Внутрь каркаса вставлен заострённый железный стержень диаметром 10 мм и длинной 50 мм. Разностный сигнал между опорным напряжением (снимаемым с делителя R3, R4) и сигнала слежения от оптического датчика VD2 усиливается микросхемой  DA1.1. Микросхема DA1.1 через ключ VT1 управляет работой электромагнита L1.

На заднем плане, на экране монитора, картинка висящего шарика полученная с помощью веб-камеры.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}