Как обнаружить диамагнетизм?

[Alastoros]

Прочитав в учебнике, как палочка висмута поворачивается в магнитном поле сильного магнита, решил посмотреть, будет ли отталкиваться кристалл висмута от 20 цилиндрических неодимовых магнитов 5*5 мм марки n38, когда поднес, ничего не почувствовал, и только когда подвесил его кристалл на нить и медленно подносил, он немного поворачивался в сторону и все. А когда это более наглядно? Плавить кристалл жалко, радужная пленка и красивая форма пропадет, а большой магнит покупать опасаюсь - может всю электронику вывести из строя.

[Parkhomuk]

Я когда-то тоже делал что-то подобное. Магнит у меня был похож на использованный Вами, а висмут я выкалупал из термоэлектрического модуля (кубик габаритами примерно 2х2х3,5 мм), правда в нем еще были элементы из сурьмы (если память меня не подводит), внешне очень похожие на висмут (уже не помню как я их различал). Так вот, для обнаружения диамагнитных свойств я бросал висмут на магнит с высоты около 5 ... 8 см (без начальной скорости), и ни разу не смог попасть в магнит: висмут уводило в сторону.
А так, чтоб почувствовать силу прямо пальцами, да такого не было.

[fred1996]

Наверное проще всего положить образец диамагнетика на небольшой пенопластовый поплавок на воду.

[EUgeneUS]

Alastoros в сообщении #1487017 писал(а):

20 цилиндрических неодимовых магнитов 5*5 мм марки n38

А каким образом были ориентированы эти 20 магнитов?

[Alastoros]

EUgeneUS в сообщении #1487038 писал(а):

А каким образом были ориентированы эти 20 магнитов?

Намагниченность аксиальная, они сложены в пруток.

Parkhomuk в сообщении #1487031 писал(а):

кубик габаритами примерно 2х2х3,5 мм

Мой кристалл чуть побольше, в виде половины ступенчатого куба 1,5-1-1 см.

[EUgeneUS]

Alastoros в сообщении #1487149 писал(а):

Намагниченность аксиальная, они сложены в пруток.

ИМХО, это неэффективно.
1. Вряд ли помещение магнита в поле от другого магнита вызовет в нём заметную дополнительную намагниченность. Так как скорее всего они итак намагничены до насыщения.
2. А значит поле системы магнитов можно рассматривать как суперпозицию полей отдельных магнитов.
3. Поле магнитного диполя падает как $\frac{1}{r^3}$, то есть очень быстро. При этом такое быстрое падение начинается с расстояния имеющего порядок поперечного размера самого магнита.
4. Таким образом, после некоторого количества (в вашем случае, думаю после 3-5 магнитов в прутке) добавление магнитов с одного конца прутка очень мало влияет на поле с другого конца прутка.
5. Думаю, более эффективно собирать в "пакет", соединяя одноименные полюса. Для этого потребуется их механически удерживать.
6. Но сборка в "пакет" эквивалентна просто магниту бОльшего размера. Который и рекомендую Вам приобрести.

-- 15.10.2020, 09:17 --

UPD:
Тот видео демонстрации выталкивания диамагнетика из магнитного поля. На деревянной зубочистке, даже не на висмуте.

[wrest]

Alastoros в сообщении #1487017 писал(а):

20 цилиндрических неодимовых магнитов 5*5 мм марки n38,

Alastoros в сообщении #1487017 писал(а):

большой магнит покупать опасаюсь - может всю электронику вывести из строя.

Опасность "неодимовых" магнитов в том, что они
-- очень сильные
-- хрупкие
Если не сможете удержать два магнита и они схлопнутся, могут вас поранить.
Электронику вывести из строя магнитами... Сомнительно.

Для бОльшей индукции, аксиальные цилиндрические магниты надо стыковать навстречу как замтил ув. EUgeneUS, т.е. против отталкивания. Понадобится какое-то продуманное инженерное решение (конструкция) как это сделать.

Помимо висмута и зубочистки, можно поэксперементировать с тонкими грифелями от автоматических карандашей: https://www.youtube.com/watch?v=EdXz3CzzZrc

[EUgeneUS]

wrest в сообщении #1487227 писал(а):

Электронику вывести из строя магнитами... Сомнительно.

Разве что какое-то электро-механическое устройство, где датчики Холла используются.
UPD: ещё кинескоп можно сильно намагнитить.

[wrest]

EUgeneUS в сообщении #1487228 писал(а):

Разве что какое-то электро-механическое устройство, где датчики Холла используются.

Кварцевые часы со стрелками. Но они просто останавливаются на время действия магнита, повреждений быть не должно.

[Alastoros]

EUgeneUS в сообщении #1487201 писал(а):

Поле магнитного диполя падает как $\frac{1}{r^3}$, то есть очень быстро. При этом такое быстрое падение начинается с расстояния имеющего порядок поперечного размера самого магнита.

А тут можно немного подробнее? Раньше я считал так, если намагниченность есть $M = {p_m}{V^{-1}}$, а остаточная намагниченность ${B_r} = {{\mu}_0}M$, то магнитный момент магнита можно выразить через его остаточную намагниченность (1,22 Тесла для n32), радиус, высоту и магнитную постоянную как ${p_m} = {\pi}{R^2}h{B_r}{{{\mu}_0}^{-1}}$, а дальше (как по учебнику Калашникова) подставить это выражение в формулу для магнитной индукции, я здесь нигде не ошибся?

EUgeneUS в сообщении #1487201 писал(а):

магниту бОльшего размера. Который и рекомендую Вам приобрести.

Сам хочу такой купить, но на каком расстоянии от электроники его можно хранить? В теме про бэкап topic141728.html дается ссылка на таблицу с коэрцитивной силой для жестких дисков.

wrest в сообщении #1487227 писал(а):

Электронику вывести из строя магнитами... Сомнительно.

Где-то на одном из сайтов интернет-магазинов, где они продаются, указывается как минимум 20 см дистанции от электроники (ПК, банковские карты, флэшки, а в инструкции по безопасности, которую мне с магнитами переслали, и звуковые колонки называются).

[wrest]

Alastoros в сообщении #1487232 писал(а):

дается ссылка на таблицу с коэрцитивной силой для жестких дисков,

Диски (сами блины) в спец. кожухе, мне кажется надо будет как-то специально неудачно поднести магнит туда.

-- 15.10.2020, 12:45 --

Alastoros в сообщении #1487232 писал(а):

20 см дистанции от электроники (ПК, банковские карты, флэшки, а в инструкции по безопасности, которую мне с магнитами переслали, и звуковые колонки называются).

20 см. -- разумно. Банковские карты вычеркиваем, они с чипами сейчас. Флэшки даже не знаю что там может случиться. Колонки... ну совсем прям внутрь совать магниты не стоит когда музыка играет, а так-то (при выключенных) безопасно.

В общем и целом, неодимовые магниты представляют опасность скорее для вашего здоровья (и особенно! для детей) чем для электроники. Плюс, если у вас есть часы со стрелками -- то для них. Механические намагнитятся и будут неверно идти, кварцевые будут останавливаться на вермя действия магнитов. И тут как раз -- даже сильные поля не нужны. У меня такая проблема была с магнитами встроенными в клапаны карманов одежды.

P.S. Немного в сторону. Сейчас магниты, "неодимовые" и довольно сильные встроены прямо в смартфоны и планшеты, на них крепятся например чехлы, стилусы и т.п. Я смутно понимаю как при этом продолжают работать магнитные компасы там... Магниты свтроены в крышки ноутбуков чтоб закрывались хорошо. Так что за электронику не беспокойтесь.

[Alastoros]

А насколько близко допустимо проносить большой неодимовый магнит (например, 5*3 см марки n42) мимо различных ферромагнитных вещей, на каком расстоянии он начинает притягиваться? (Это могут быть железные двери, холодильник, батарея, деньги, ключи, может что-то еще). Один из маленьких, когда лежал отдельно под остальными, которые я пронес над ним на расстоянии где-то 30 см или даже больше, уже поворачивался, а большой гораздо сильнее и если будет ближе, чем надо, сможет кого-то травмировать, а если притянется, его будет не отделить, оба варианта крайне нежелательны.

[wrest]

Alastoros в сообщении #1489709 писал(а):

А насколько близко допустимо проносить большой неодимовый магнит (например, 5*3 см марки n42) мимо различных ферромагнитных вещей, на каком расстоянии он начинает притягиваться?

Опытным путём. Аккуратно.

[Alastoros]

EUgeneUS в сообщении #1487201 писал(а):

магниту бОльшего размера

Отталкивание и от крупного не ощущается, мелкий даже ощутимей - когда кладу его на одну из "ступеней" снаружи кристалла висмута, слегка чувствуется, как он отталкивается и если отпустить, слегка подпрыгивает и ложится на кристалл иначе.
Думаю, эта наглядность от толщины висмута зависит, считал, магнитное поле создает в висмуте некоторую намагниченность $I = -1,7{\cdot}{{10}^{-4}}{\cdot}H$, которая эквивалентна плотности тока j, отсюда можно выразить силу тока, создаваемую магнитом в висмуте $i = -1,7{\cdot}{{10}^{-4}}{\cdot}S{\cdot}H$. Пусть силовые линии поля перпендикулярны к висмуту, тогда сила Лоренца $F = iLB$, или, если объединить с предыдущей формулой, $F = {-6,8{\cdot}{{10}^{-11}}{\cdot}{\pi}{\cdot}V{\cdot}{H^2}}$, где $V$ - объем висмута. Для того, чтобы висмут мог левитировать, надо, чтобы сила отталкивания была равна или превышала силу гравитационного притяжения висмута к Земле $F = mg = {\rho}Vg$, т.е. ${-6,8{\cdot}{{10}^{-11}}{\cdot}{\pi}{\cdot}{H^2}} = {{\rho}g}$. Отсюда, если вычислить магнитное поле продаваемого сильного магнита n42 50*30 мм $H = 9,54{\cdot}{r^{-3}}$, получается, что оно формально оно достаточно для левитации кристалла висмута, но висмут на самом деле примерно куб см по высоте и долготе, и он основным объемом находится там, где магнитное поле слабее, чем надо, и для ощутимости отталкивания нужна и очень тонкая пластина висмута.

(Оффтоп)

Пока единственный плюс от этого магнита только в том, что он любую боль отключает.

[Theoristos]

Alastoros в сообщении #1487149 писал(а):

Намагниченность аксиальная, они сложены в пруток.

Не слишком эффективно.
Уже в центре грани намагниченного куба поле всего в ~0.87 раз меньше предела - поля бесконечно количества аксиально соединённых кубов (бесконечно длинного паралеллепипеда).

Плюс, сила отталкивания зависит от градиента поля.

wrest в сообщении #1487227 писал(а):

Для бОльшей индукции, аксиальные цилиндрические магниты надо стыковать навстречу как замтил ув. EUgeneUS, т.е. против отталкивания.

Не могу понять почему такая конфигурация будет оптимальной. Хотя градиенты местами там не малые.
Или вы про массив Хальбаха?

wrest в сообщении #1489712 писал(а):

Alastoros в сообщении #1489709 писал(а):

А насколько близко допустимо проносить большой неодимовый магнит (например, 5*3 см марки n42) мимо различных ферромагнитных вещей, на каком расстоянии он начинает притягиваться?

Опытным путём. Аккуратно.

Гм, по моему опыту это может быть неожиданным. Даже сказать, внезапным.