Батарейка, медный провод и магниты: простейший электропоезд в мире

В этом видео с YouTube вы не увидите ничего особенного: батарейка, пружина из медного провода и несколько магнитов. Все вместе они составляют нечто, что можно назвать «поездом». Выглядит интересно, но как на самом деле работает этот эксперимент?

Если вы пропускаете ток через катушку (на видео это медная спираль), внутри нее образуется магнитное поле:

Магнитное поле сконцентрировано почти однородно в центре длинного соленоида; поле снаружи слабое и рассеянное

Если линии поля точно параллельны, на стержневой магнит сила влиять не будет. Но на концах катушки, где силовые линии расходятся, стержневой магнит будет втягиваться в катушку или выталкиваться из нее, в зависимости от того, куда вы его засунете.

Хитрость этого видео в том, что магниты изготовлены из проводящего материала и соединяют клеммы батареи с медной проволокой, так что батарея, магниты и медная проволока образуют контур, который генерирует магнитное поле в непосредственной близости от батареи. Геометрия автоматически ставит магниты на концы генерируемого магнитного поля, поэтому на магниты воздействует сила.

Магниты тщательно выравниваются, поэтому сила на обоих магнитах указывает в одном направлении, в результате чего магниты и батарея движутся. Но по мере движения магнитное поле перемещается вместе с ними и получается постоянное движение.

Если вы перевернете два магнита на обоих концах батареи, батарея и магниты будут двигаться в противоположном направлении. Если перевернуть только один магнит, два магнита будут тянуть и толкать в разных направлениях, поэтому батарея двигаться не будет.