Почему висмут «уходит» от магнита
В висмуте нет постоянного магнитного момента, который сам по себе стремился бы повернуться к магниту. Но внешнее поле немного меняет движение электронов в атомах и создаёт слабый наведённый магнитный отклик. Он направлен против приложенного поля — это и есть диамагнетизм. Поэтому висмут не притягивается к полюсу, а стремится попасть туда, где поле слабее.
Важен не только магнит, но и перепад поля
В почти однородном магнитном поле предмет может испытывать вращающий момент, но заметной силы, перемещающей его целиком, почти не возникает. Чтобы висмут отталкивался, сила поля должна различаться по соседним участкам пространства. Чем резче этот перепад, тем сильнее одна сторона куска висмута оказывается в более сильном поле, чем другая, и тем заметнее толчок в сторону слабого поля.
Иными словами, важна не просто «сила магнита», а то, насколько быстро поле меняется с расстоянием. Поэтому компактный сильный магнит, у поверхности которого поле резко меняется, действует на висмут заметнее, чем слабое или почти равномерное поле.
Почему эффект обычно не выглядит впечатляющим
У диамагнитного отклика висмута нет выраженного усиления, какое бывает у ферромагнитных материалов, например железа: эффект остаётся слабым. Магнит должен создать большой перепад поля, а движение лёгкого предмета или специально устроенной конструкции проще заметить, чем перемещение массивного куска металла.
Это отталкивание не похоже на работу двух постоянных магнитов: висмут не становится самостоятельным магнитом, который продолжает активно отталкивать другие предметы. Его слабый ответ появляется под действием внешнего поля и исчезает, когда поле убирают. Поэтому наглядный трюк с висмутом — демонстрация тонкого магнитного отклика, а не скрытой силы, способной сама по себе поднять тяжёлый предмет.
