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       Comment faire de la lévitation magnétique?

On pense souvent que les aimants ne savent qu'attirer les objets. C'est facile à constater pour les matériaux ferromagnétiques, comme le fer, le nickel ou le cobalt. Mais d'autres sont diamagnétiques, et peuvent être repoussés par les aimants. Plus précisément, ils ont tendance à fuir vers les zones où le champ magnétique est le plus faible. Le problème, c'est que le phénomène est en général très discret. Sauf, dans un cas, la supraconductivité. Le matériau, à très basse température, devient alors parfaitement diamagnétique. Voilà ce que ça donne quand un aimant est posé au-dessus d'une plaquette supraconductrice:

aimant et supraconducteur: ©Rob in Space

 

2. 3. 4. 5. 6.

Joli non? L'inconvénient est qu'il faut de l'azote liquide pour le refroidissement, et une plaquette supraconductrice, ce qui ne se trouve pas partout...

-Voici un moyen de réaliser la même chose avec peu de moyens: il faut se procurer des aimants très puissants au néodyme, par exemple cubiques (mais ce n'est pas la seule possibilité). Je ne peux que vous conseiller un site génial pour trouver votre bonheur: Supermagnete. Placez les cubes en damier en alternant les faces nord et sud sur le dessus (repérables grâce à une boussole). Le champ non uniforme créé se structure en une série de "pièges" magnétiques, dans lesquels peut se nicher un matériau diamagnétique: j'ai essayé avec des mines de crayons 0,5mm. Toutes ne conviennent pas, il faut tester (voir ici)... La longueur de la mine et la puissance des aimants joue un rôle. Peut-être une amélioration si les aimants sont posés sur une plaque de fer.

En étant extrêmement patient, on finit par y arriver:

Lévitation magnétique: ©Rob in Space
Echelle: les cubes ont 5 mm de côté.

L'eau aussi est diamagnétique, et se sauvera, à proximité d'un aimant, vers les zones de faibles champ. Si on recouvre un aimant par une faible épaisseur d'eau, avec beaucoup d'attention, vous verrez une petite dépression au-dessus de celui-ci:

diamagnétsme de l'eau: ©Rob in Space
Il ne s'agit pas ici de tension superficielle, l'aimant est vraiment recouvert.
diamagnétsme de l'eau: ©Rob in Space
Avec du lait, on est moins perturbé par la vision de l'aimant sous la surface.

Afin d'amplifier le phénomène, éclairez la surface du liquide par une lampe obturée par un papier d'aluminium percé en son centre d'un trou de quelques millimètres de diamètre. Observez dans l'obscurité l'aspect de la tache réfléchie:

Montage d'observation du diamagnétisme de l'eau: ©Rob in Space
Convergence des rayons lumineux: ©Rob in Space
La lampe est placée 50 cm au-dessus du récipient. L'essentiel du liquide donne une large tache circulaire (délimitée par les rayons rouges)...
...Alors que les rayons qui tombent dans le petit creux de liquide, convergent au plafond (rayons jaunes) pour donner la tache plus brillante au milieu.

Curieux non? L'eau a fui l'axe de l'aimant, là où le champ est le plus intense, ce qui forme la petite concavité: l'eau n'est plus plane...