Supraleiterbahn

Ein gelungenes Projekt von "Jugend forscht"
Autor: Arthur Silber, Konstanz, Deutschland, [email protected]
Vor einiger Zeit haben wir, 3 Schüler vom Alexander-von-Humboldt-Gymnasium in Konstanz, als Arbeit für den Jugend-Forscht Wettbewerb 2009 Supraleiter hergestellt. Supraleiter sind Materialien, die ab einer gewissen niedrigen Temperatur keinen elektrischen Widerstand mehr aufweisen und, wie der Name schon sagt, supraleitend werden.
Unsere Supraleiter sind "YBaCuO-Supraleiter" und haben ihre Sprungtemperatur bei -180°C. Diese Temperatur wird durch die Kühlung des Supraleiters mit flüssigem Stickstoff erreicht. Durch einen physikalischen Effekt, den Meissner-Ochsenfeld-Effekt, stossen sich diese von Magneten ab. Diesen Effekt machen wir uns zu Nutze: Wir bauten eine Bahn, auf der der Supraleiter über Magneten wie auf Schienen entlang schweben kann. Dazu haben wir gut 700 Quader des Typs Q-20-04-02-N verwendet.
Die Bahn besteht aus zwei geraden Streckensegmente und zwei Kurvensegmenten, so dass sich ein geschlossener Rundkurs ergibt.
Die Bahnoberfläche besteht aus 3 Reihen von nebeneinander gesetzten Magneten, welche vertikal zur Bahnoberfläche magnetisiert und versetzt angeordnet sind. Durch die Anordnung der Magnete erreichen wir, dass die Supraleiter auf einer "Schiene" aus Magnetfeldlinien liegen und somit auf der Bahn bleiben.
Ein Vortest war erfolgreich (siehe Video unten):
Ein schwebender Supraleiter
Ein schwebender Supraleiter
Die Bahnoberfläche selbst besteht aus einem 3.5 cm breiten und etwa 0.2mm dicken Stahlband. Aufgrund der Anziehungskräfte zwischen Band und Magneten konnten wir die Magnete relativ einfach darauf platzieren. Das Stahlband selbst ist auf Aluminiumträger montiert, welche wir aus 8 mm dicken Aluminiumrohren und Aluminiumleisten hergestellt haben. Dazu wurde die Leiste in 5 cm dicke Stücke gesägt, ein 8 mm-Loch gebohrt und das Aluminiumrohr in der gewünschten Länge in die Bohrung gepresst. Dadurch kann man die Träger in variablen Höhen herstellen.
Die Träger selbst sind mithilfe von Bohrungen in der Grundplatte aus Holz verankert. Vorteilhaft daran ist, dass man Träger einfach austauschen kann und somit z. B. eine Kurve der Bahn um 20 cm erhöhen kann. Aus "Fahrstabilitätsgründen" des Supraleiters ist die ganze Bahn im Moment auf der Standardhöhe von 5 cm.
Um das Ganze etwas zu verschönern, haben wir die Grundplatte schwarz gestrichen und die beiden Geraden mithilfe selbst gebauter LED-Lichtleisten blau beleuchtet.
Leider gibt es noch kein Video mit dem Supraleiter in Aktion: Unser Supraleiter bleibt leider oft nicht in der Bahn. Wir versuchen, dieses Problem schnellstmöglich zu lösen. Dabei haben wir schon ein paar Fortschritte gemacht, sind aber noch nicht an unserem Ziel angelangt.

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