超伝導_結果
〈結果〉
- 条件1:磁石の質量を変える
大中小の3種類の磁石をそれぞれ1個ずつと、
ドーナツ型磁石の個数を1~3個に変えてそれぞれの浮上距離を測定しました。
それぞれの質量と浮上距離を比較します。
浮上距離は超伝導体の上面から、磁石の底面の中心までを測定しています。
磁石が傾いて浮いている場合が多かったため、
底面の最も低い点と底面の最も高い点を平均して中心の高さを求めました。
(条件2と3も同様)
以下に表とグラフを示します。
グラフの点は・大中小(丸型)磁石 ・ドーナツ型磁石 と区別しています。
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結果にばらつきはありましたが、質量が大きくなると浮上距離は大きくなりました。
ここで
・磁石が重いほうが、浮上距離が長いという現象は予想に反した結果である。
・3個以上の磁石を浮かべても、右肩上がりに浮上距離は大きくなるのか?
と思い、条件2と3では磁石の表面積や体積との関係を調べました。
大中小の3種類の磁石をそれぞれ1個ずつと
ドーナツ型磁石の個数を1個の浮上距離を測定しました。
浮上距離と表面積を比較します。
半径は
大:3.0cm 中:2.5cm 小:2.0cm
ドーナツ型内径:0.8cm 外径:2.2cm
として(磁石の内側の側面、外側の側面、上面、底面を含めた)磁石全体の表面積を計算しました。
以下に表とグラフを示します。
グラフの点は・大中小(丸型)磁石 ・ドーナツ型磁石 と区別しています。
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表面積が大きくなるほど、浮上距離が大きくなっていることがわかりました。
ドーナツ型と丸形で浮上距離に大きな違いは見られませんでした。
同じ形の磁石を1~10まで個数を変えて、それぞれの浮上距離を測定しました。
浮上距離と体積を比較します。
1つあたりの半径は直径:1cm 厚さ:0.5cmとして体積を計算しました。
以下に表とグラフを示します。
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磁石の個数によって浮く向きや磁石の傾きが変わっていました。
4~5個以上になると浮上距離はほぼ一定になってきています。
10個目で浮上距離が少し小さくなる理由は
超伝導体の直径が4.8cm
10個の磁石の横幅が5.0cmであり
磁石が超伝導体の表面に収まりきらなくなったためであると考えられます。
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写真は左が7個の時、右が4個の時です。
磁石の個数が増えるにつれて、磁石の浮き方が変わっていました。
超伝導体によって浮く距離やピン止め効果はまちまちでした。
今回は超伝導体の温度を測定することはできませんでしたが、
温度を一定にできていないことが原因で誤差が生まれた可能性がありました。
体積が大きい方が、浮上距離は大きくなることがわかりました。
磁石を浮かせるデモ実験など、磁石を良く浮かせたい場合は、
体積が大きい方が効果的な実験ができます。
今回の実験では浮いている磁石の傾きが異なっており、
実験結果に影響する可能性があったため、
球のように傾くことがない磁石を使って測定をした方が良い結果が得られると考えられます。
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