張大媽的各位，喜歡DIY的各位，你們好。在DIY的過程中，我們有時(shí)會遇到各種各樣的情況，其中最常見的就是受到重力影響，某些重要元件掉落引發(fā)事故

比如美國最嚴(yán)重的核危機(jī)，不是古巴導(dǎo)彈危機(jī)，而是一名導(dǎo)彈維護(hù)操作工的套筒掉落引發(fā)的核彈火箭燃料泄露，還好最后沒有引起核爆，否則就是紅警2開局CG。實(shí)際上很多事故究其原因就是因?yàn)橹亓?/p>

因此打算以電磁所的身份更一期反重力的設(shè)備大賞聊以慰藉，其實(shí)也就是磁懸浮玩具了

所謂的反重力，目前為數(shù)不多的可行方案就是利用電磁力實(shí)現(xiàn)

本篇在解釋原理的時(shí)候會盡可能通俗些

電磁力作為四大基本力之一，強(qiáng)于萬有引力，因此工程上可以用來實(shí)現(xiàn)反重力

真空中點(diǎn)電荷適用的公式：

靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2

萬有引力：

萬有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2

因此易得知電磁力在數(shù)量級上遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬有引力，之前不是有過一個(gè)講解說過嘛，把磁鐵粘冰箱上，磁鐵和冰箱之間相互作用的鋼板只有差不多磁鐵的面積乘以板厚，但是產(chǎn)生的電磁力已經(jīng)足以抵抗磁鐵和地球之間的萬有引力也就是重力了

《瘋狂科學(xué)》對磁懸浮有所介紹

《瘋狂科學(xué)》真的是本居家旅行老少皆宜的電子DIY修煉好書，里面對各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)的記載非常詳細(xì)

然而，瘋狂科學(xué)2還好說，瘋狂科學(xué)3就換作者了，寫出來的質(zhì)量非常水，不建議購買。新手就看瘋狂科學(xué)1就行了，PDF全網(wǎng)到處都是，實(shí)在找不到又買不起紙質(zhì)版咱們所還能提供一個(gè)

其實(shí)最早的磁懸浮玩具咱入手的就是這樣的東西，磁浮陀螺，有種尤里復(fù)仇里面的鐳射幽浮的感覺，它的原理嘛書上也介紹了，十分簡單，利用陀螺自身的旋轉(zhuǎn)來穩(wěn)定底座磁場提供的排斥力，讓陀螺保持在一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)

這種東西現(xiàn)在二十多塊錢包郵就有賣的，但是玩起來要求的條件非?？量?。

因?yàn)橐蠖弦?，不能有分立推離陀螺，因此底座必須保持水平，而且陀螺的重量也要進(jìn)行配重

后來還提到了抗磁性磁懸浮

超導(dǎo)磁懸?。?/p>

超導(dǎo)態(tài)的另一個(gè)基本性質(zhì)是抗磁性，又稱邁斯納效應(yīng)（Meissner effect）。即在磁場中一個(gè)超導(dǎo)體只要處于超導(dǎo)態(tài)，則它內(nèi)部產(chǎn)生的磁化強(qiáng)度與外磁場完全抵消，從而內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。也就是說，磁感線完全被排斥在超導(dǎo)體外面。簡單來說，外界的磁場會引起穿過超導(dǎo)體的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，而超導(dǎo)體沒有電阻因此電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可以無限大產(chǎn)生與外界磁場方向完全相反的感生磁場，抵抗自身磁通量的變化（楞次定律）。在這張圖上面超導(dǎo)體在下永磁體在上，感生磁場起到一個(gè)支持力的作用就能夠把永磁體懸浮在其上數(shù)毫米的位置。

雖然咱現(xiàn)在還不能給各位演示超導(dǎo)磁懸浮，但是和其原理相同的普通抗磁磁懸浮卻能很便宜的演示：

熱解石墨和鉍都有很強(qiáng)的抗磁性，能夠有效的實(shí)現(xiàn)抗磁性磁懸浮

抗磁性強(qiáng)度排名：

超導(dǎo)>熱解石墨>鉍>水銀>銀>金剛石>鉛>石墨>銅>水

1. 超導(dǎo)（-10^5）

2. 熱解石墨（-40.9）

3. 鉍（-16.6）

4. 水銀（-2.9）

5. 銀（-2.6）

6. 金剛石（-2.1）

7. 鉛（-1.8）

8. 石墨（-1.6）

9. 銅（-1.0）

10. 水（-0.91）

熱解石墨的抗磁性如此之強(qiáng)以至于它能在常溫下在永磁底座上形成穩(wěn)定磁懸浮，我們過去玩的是這種方案：

抗磁性磁懸浮，需要物體的抗磁性非常強(qiáng) 這么一小塊熱解石墨也要三五十塊錢了

它在磁鐵上懸浮的高度說實(shí)在的不高，不如超導(dǎo)磁懸浮效果好

為了直觀的演示抗磁性在磁懸浮中的應(yīng)用，我們更換思路，不再進(jìn)行靜止的磁懸浮，而采用動態(tài)的方式進(jìn)行演示

磁懸浮說到底不就是用電磁力抵抗重力嘛，因此最簡單的方法就是利用電磁感應(yīng)的電磁阻尼來演示在電磁阻尼下重力被抵消的情況不就行了

電磁阻尼指的是當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動的這種現(xiàn)象。電磁阻尼現(xiàn)象源于電磁感應(yīng)原理

演示這種現(xiàn)象我們需要重力，需要電磁力。因此最容易讓這兩種力在我們的實(shí)驗(yàn)裝置中PK的辦法其實(shí)就是在閉合導(dǎo)體的管子中放置一個(gè)永磁體，這樣在重力作用下永磁體（釹鐵硼磁鐵）就會因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而受到電磁力作為阻力而緩慢的在管中降落

管子其實(shí)就是一根純鋁厚壁管子，這玩意普通的車床都能加工，應(yīng)該也有標(biāo)準(zhǔn)件可以買

銅管理論效果更佳，因?yàn)殂~電阻率更低，然而鋁管也能有效演示

這樣就能觀察磁鐵在管內(nèi)緩慢降落時(shí)的絕景了，有空我再拍個(gè)視頻給各位看看就知道了，到時(shí)候還是發(fā)表在ACFUN，B站對科學(xué)實(shí)驗(yàn)UP打壓太嚴(yán)重了，咱又沒落魄到要去快手抖音就只能這么折中下了，其實(shí)這玩意要是好好拍弄不好視頻可以轉(zhuǎn)GIF，其實(shí)就是表示磁鐵在鋁/銅管內(nèi)下落比普通環(huán)境下磁鐵在重力加速度下落的速度慢得多

最后介紹這個(gè)最有意思的磁懸浮，用電的磁懸浮

其實(shí)之前咱不是提到了磁浮陀螺必須通過自身旋轉(zhuǎn)才能穩(wěn)定磁場提供的推力來著嗎，這套下推磁懸浮其實(shí)就是把自旋穩(wěn)定換成了相對對環(huán)境不那么嚴(yán)苛的閉環(huán)控制系統(tǒng)提供電磁力修正改變原先的不平衡而已

磁場傳感器（霍爾傳感器）（變送器）——控制器（集成電路控制器）——執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電磁鐵）——被控對象（永磁浮子）

這套電路最大的特點(diǎn)就是需要用電

不過用電倒是不是很多，相比以前那種通過閉環(huán)控制系統(tǒng)控制電磁鐵硬拉鐵桿的所謂上拉式磁懸浮，這種磁懸浮的效率很高，畢竟主要的電磁力還是永磁體提供，電磁鐵只負(fù)責(zé)修正不需要消耗太多電能

衡量系統(tǒng)效率高低很多時(shí)候看線圈熱不熱就知道了，以前我們和貼吧那些拿電磁鐵當(dāng)電磁炮賣的奸商還在對峙階段的時(shí)候，我們的電彈系統(tǒng)線圈用線量小，電流大，損耗低，可以輕易用一個(gè)線圈實(shí)現(xiàn)為電樞提供非常多的能量而且線圈基本上也不發(fā)熱，而奸商的電磁鐵系統(tǒng)臃腫、效率低下，線圈發(fā)熱大，甚至連續(xù)使用還有可能熔化，是非常不穩(wěn)定的系統(tǒng)。線圈發(fā)熱后溫度上升，電阻率自然也發(fā)生改變，整個(gè)系統(tǒng)基本沒有精度可言，可以說為了坑錢無所不用其極?，F(xiàn)在好了，喜歡口嗨的奸商已經(jīng)被抓進(jìn)去一個(gè)，其他人都老實(shí)了，而這次電賽充分證明了我們所的技術(shù)儲備足以讓任何人在簡單學(xué)習(xí)后參賽獲獎(jiǎng)，這就夠了

也不虧我們以前潛心研究這么長時(shí)間，對抗奸商，堅(jiān)持真理

普通的QC3.0充電器/充電寶提供的12V 2A 1.5A輸出都能帶動，用12V鋰電池組也完全沒問題

是個(gè)基本上不挑電源的電路

機(jī)繞線圈非常整齊，而且還有磁芯可以增強(qiáng)磁力（增大電感量，降低線圈反應(yīng)速度）

整個(gè)電路是用兩塊電路板拼接而成

精密的控制器和晶體管

仔細(xì)看能看到IC標(biāo)號

這款當(dāng)初我花了才100多就剛下來了，群友福利價(jià)

良心在控制器IC上面的型號還在，很多做DIY的人比較坑爹在哪就是他們做東西把元件型號抹去，讓用戶處于后續(xù)如果IC損壞無法更換的恐懼中

那種屑賣家想靠這種拙劣的方法壟斷利潤，咱自然是要反對的。錢不是那么來的

整個(gè)系統(tǒng)除了沒有一個(gè)好外殼以外基本沒有什么可挑剔的，價(jià)格合理，性能可靠，維修可行，電源便攜，基本完美。

以上就先介紹這些，其實(shí)以前咱玩電子DIY玩過的好東西咱還真鼓搗過不少，有空慢慢講