Stabilität beim Levitron

Nicole Danners und Christina Wink
Wir haben ein Levitron nachgebaut und versucht, das Magnetfeld der Basis mit Hilfe von Eisenfeilspänen sichtbar zu machen. Die Bedingungen für die Stabilität des schwebenden Kreisels sind nicht ganz einfach herzustellen. Das merkt jeder, der den Versuch mit einem Levitron zum ersten Mal durchführt. Es ist klar, daß die Voraussetzung für die vertikale Stabilität des Kreisels der Ausgleich der Gewichtskraft durch die magnetische Abstoßungkraft zwischen Basis und Kreisel ist. Die radiale Stabilität ( d.h. die Stabilität gegen das Ausbrechen des Kreisels nach der Seite) ist nicht so einfach zu verstehen. Es gibt mehrere Untersuchungen (z.B. M.V.Berry, oder M. Simon), in denen gezeigt wird, daß ein Kreisel nur dann stabil schweben kann, wenn das Magnetfeld der Basis nach außen anwächst.

Unser Selbstbau-Levitron: Die Basis besteht aus zwei Ringmagneten mit 7,5 cm Außendurchmesser und 3 cm Innendurchmesser. Der Kreisel ist ein Ringmagnet mit 2,1 cm Außendurchmesser und 0,7 cm Innendurchmesser. Zwischen die Basismagnete haben wir Bierdeckel (Hannen Alt) gelegt, um die Feldstärke richtig einstellen zu können.

Der schwierigere Teil unserer Untersuchung war nicht der Bau des Levitrons, sondern die Darstellung des Magnetfelds. Es sollte zu sehen sein, daß das Feld nahe am Ringmagneten nach außen hin stärker wird, während es sich in größerer Höhe nach außen abschwächt. Im Idealfall sollte dieses Verhalten aus der Dichte von Eisenfeilspänen ablesbar sein. Wir hatten in einem Experimentierbuch gelesen, daß man ein räumliches Muster von Eisenfeilspänen erhalten kann, indem man diese in Sirup oder ein anderes hochviskoses Zeug einbettet. Nachdem wir mehrere Gläser Honig und Sirup unbrauchbar gemacht hatten, ohne zum Erfolg zu kommen, haben wir es schließlich mit Glyzerin versucht. Das Ergebnis unserer Bemühungen ist hier zu sehen.

Zweimal ist das Feldlinienbild von der Seite aufgenommen und einmal von oben. Wir sind uns bewußt, daß aus den Aufnahmen das oben beschriebene Verhalten des Magnetfelds nur mit viel gutem Willen herausinterpretiert werden kann. Aber vielleicht will jemand, der diese Internetseite sieht, das Experiment mit den Eisenfeilspänen selbst zu machen und erhält bessere Bilder. Wir würden uns freuen, davon zu erfahren.
Unsere Adresse: Gymnasium.Korschenbroich@t-online.de

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