Magnetic levitation: paglalarawan, mga tampok at mga halimbawa

2024 May -akda: Henry Conors | [email protected]. Huling binago: 2024-02-12 13:59

Tulad ng alam mo, ang Daigdig, dahil sa umiiral na kaayusan ng mundo, ay may tiyak na larangan ng grabidad, at ang pangarap ng tao ay palaging mapagtagumpayan ito sa anumang paraan. Ang magnetic levitation ay isang terminong mas kahanga-hanga kaysa sa pagtukoy sa pang-araw-araw na realidad.

Sa una, nangangahulugan ito ng hypothetical na kakayahan upang madaig ang gravity sa hindi kilalang paraan at ilipat ang mga tao o bagay sa hangin nang walang pantulong na kagamitan. Gayunpaman, ngayon ang konsepto ng "magnetic levitation" ay medyo siyentipiko na.

Maraming mga makabagong ideya ang sabay-sabay na binuo, na batay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. At lahat ng mga ito sa hinaharap ay nangangako ng magagandang pagkakataon para sa maraming nalalaman na mga aplikasyon. Totoo, ang magnetic levitation ay isasagawa hindi sa pamamagitan ng mga mahiwagang pamamaraan, ngunit gamit ang napakaespesipikong mga tagumpay ng pisika, lalo na ang seksyong nag-aaral ng mga magnetic field at lahat ng konektado sa kanila.

Kaunting teorya lang

Sa mga taong malayo sa agham, may opinyon na ang magnetic levitation ay isang guided flight ng magnet. Sa katunayan, sa ilalim nitoang termino ay nagpapahiwatig ng pagtagumpayan ang bagay ng grabidad sa tulong ng isang magnetic field. Isa sa mga katangian nito ay ang magnetic pressure, na siyang ginagamit upang "labanan" ang gravity ng earth.

Sa madaling salita, kapag hinihila ng gravity ang isang bagay pababa, ang magnetic pressure ay nakadirekta sa paraang itinutulak ito pabalik. Ganito ang pag-levitate ng magnet. Ang kahirapan sa pagpapatupad ng teorya ay ang static na field ay hindi matatag at hindi tumutuon sa isang partikular na punto, kaya maaaring hindi nito epektibong labanan ang pagkahumaling. Samakatuwid, ang mga pantulong na elemento ay kinakailangan na magbibigay sa magnetic field ng dynamic na katatagan, upang ang levitation ng magnet ay isang regular na kababalaghan. Iba't ibang paraan ang ginagamit bilang mga stabilizer para dito. Kadalasan - electric current sa pamamagitan ng superconductor, ngunit may iba pang development sa lugar na ito.

Technical levitation

Sa totoo lang, ang magnetic variety ay tumutukoy sa mas malawak na termino para sa pagtagumpayan ng gravitational attraction. Kaya, technical levitation: isang pagsusuri ng mga pamamaraan (napakaikli).

Mukhang nakaisip tayo ng kaunti gamit ang magnetic technology, ngunit mayroon ding electric method. Hindi tulad ng una, ang pangalawa ay maaaring gamitin para sa mga manipulasyon sa mga produktong gawa sa iba't ibang mga materyales (sa unang kaso, mga magnetized lamang), kahit na mga dielectric. Paghiwalayin din ang electrostatic at electrodynamic levitation.

Ang kakayahan ng mga particle na gumalaw sa ilalim ng impluwensya ng liwanag ay hinulaan ni Kepler. PEROang pagkakaroon ng magaan na presyon ay pinatunayan ni Lebedev. Ang paggalaw ng isang particle sa direksyon ng pinagmumulan ng liwanag (optical levitation) ay tinatawag na positive photophoresis, at sa kabilang direksyon - negatibo.

Ang aerodynamic levitation, na naiiba sa optical, ay lubos na naaangkop sa mga teknolohiya ngayon. Sa pamamagitan ng paraan, ang "unan" ay isa sa mga varieties nito. Ang pinakasimpleng air cushion ay nakuha nang napakadaling - maraming mga butas ang drilled sa carrier substrate at naka-compress na hangin ay tinatangay ng hangin sa pamamagitan ng mga ito. Sa kasong ito, binabalanse ng air lift ang bigat ng bagay, at lumulutang ito sa hangin.

Ang huling paraan na alam ng agham sa ngayon ay ang levitation gamit ang acoustic waves.

Ano ang mga halimbawa ng magnetic levitation?

Nangarap ang science fiction ng mga portable na device na kasing laki ng backpack, na maaaring "mag-angat" ng tao sa direksyon na kailangan niya nang may napakabilis na bilis. Sa ngayon, ibang landas na ang tinahak ng agham, mas praktikal at magagawa - isang tren ang nilikha na gumagalaw gamit ang magnetic levitation.

Kasaysayan ng mga super train

Sa unang pagkakataon, ang ideya ng isang komposisyon gamit ang isang linear na motor ay isinumite (at kahit patented) ng German engineer-inventor na si Alfred Zane. At iyon ay noong 1902. Pagkatapos nito, ang pagbuo ng isang electromagnetic suspension at isang tren na nilagyan nito ay lumitaw na may nakakainggit na regularidad: noong 1906, iminungkahi ni Franklin Scott Smith ang isa pang prototype, sa pagitan ng 1937 at 1941. isang bilang ng mga patent sa parehong paksa ang natanggap ni Hermann Kemper, atilang sandali pa, ang Briton na si Eric Lazethwaite ay lumikha ng isang life-size na gumaganang prototype ng makina. Noong dekada 60, lumahok din siya sa pagbuo ng Tracked Hovercraft, na dapat na maging pinakamabilis na tren, ngunit hindi, dahil ang proyekto ay isinara dahil sa hindi sapat na pondo noong 1973.

Anim na taon lamang ang lumipas, muli sa Germany, isang maglev na tren ang itinayo at lisensyado para sa pampasaherong sasakyan. Ang test track na inilatag sa Hamburg ay wala pang isang kilometro ang haba, ngunit ang ideya mismo ay nagbigay inspirasyon sa lipunan kung kaya't ang tren ay gumana kahit na matapos ang eksibisyon, na nakapaghatid ng 50,000 katao sa loob ng tatlong buwan. Ang bilis nito, ayon sa mga makabagong pamantayan, ay hindi gaanong mahusay - 75 km / h lang.

Hindi isang eksibisyon, ngunit isang komersyal na maglev (kaya tinawag nila ang tren gamit ang isang magnet), tumakbo sa pagitan ng airport ng Birmingham at ng istasyon ng tren mula noong 1984, at tumagal ng 11 taon sa kanyang post. Ang haba ng track ay mas maikli, 600 m lang, at ang tren ay tumaas ng 1.5 cm sa itaas ng track.

Japanese

Sa hinaharap, humupa ang excitement tungkol sa maglev train sa Europe. Ngunit sa pagtatapos ng 90s, ang isang high-tech na bansa tulad ng Japan ay naging aktibong interesado sa kanila. Ilang medyo mahahabang ruta na ang inilatag sa teritoryo nito, kung saan lumilipad ang mga maglev, gamit ang naturang phenomenon bilang magnetic levitation. Ang parehong bansa ay nagmamay-ari din ng mga talaan ng bilis na itinakda ng mga tren na ito. Ang huli ay nagpakita ng speed limit na higit sa 550 km/h.

Higit pamga prospect para sa paggamit

Sa isang banda, ang mga maglev ay kaakit-akit dahil sa kanilang kakayahang kumilos nang mabilis: ayon sa mga teorista, maaari silang mapabilis ng hanggang 1,000 kilometro bawat oras sa malapit na hinaharap. Pagkatapos ng lahat, ang mga ito ay pinalakas ng magnetic levitation, at ang air resistance lamang ang nagpapabagal sa kanila. Samakatuwid, ang pagbibigay ng pinakamataas na aerodynamic outline sa komposisyon ay lubos na binabawasan ang epekto nito. Bilang karagdagan, dahil sa katotohanang hindi nila hinahawakan ang mga riles, ang pagsusuot ng mga naturang tren ay napakabagal, na napaka-epektibo sa gastos.

Ang isa pang plus ay ang pinababang epekto ng ingay: halos tahimik na gumagalaw ang maglev train kumpara sa mga conventional train. Ang bonus din ay ang paggamit ng kuryente sa kanila, na nakakabawas sa mga masasamang epekto sa kalikasan at kapaligiran. Bilang karagdagan, ang tren ng maglev ay may kakayahang umakyat sa mas matarik na mga dalisdis, na inaalis ang pangangailangang maglagay ng riles sa paligid ng mga burol at dalisdis.

Mga application ng enerhiya

Hindi gaanong kawili-wiling praktikal na direksyon ang maituturing na malawakang paggamit ng magnetic bearings sa mga pangunahing bahagi ng mga mekanismo. Ang kanilang pag-install ay malulutas ang isang malubhang problema sa pagkasira ng pinagmumulan ng materyal.

Tulad ng alam mo, ang mga klasikong bearings ay mabilis na maubos - palagi silang nakakaranas ng matataas na mekanikal na pagkarga. Sa ilang mga lugar, ang pangangailangang palitan ang mga bahaging ito ay nangangahulugan hindi lamang ng mga karagdagang gastos, kundi isang mataas na panganib para sa mga taong nagseserbisyo sa mekanismo. Ang magnetic bearings ay nananatiling gumagana nang maraming beses, kaya ang kanilang paggamit ay lubos na maipapayo para saanumang matinding kondisyon. Lalo na sa nuclear power, wind technology, o mga industriyang may napakababa/mataas na temperatura.

Eroplano

Sa problema kung paano ipatupad ang magnetic levitation, isang makatwirang tanong ang lumitaw: kailan, sa wakas, ang isang ganap na sasakyang panghimpapawid, kung saan gagamitin ang magnetic levitation, ay gagawin at ipapakita sa progresibong sangkatauhan? Pagkatapos ng lahat, mayroong hindi direktang katibayan na ang mga naturang "UFO" ay umiral. Kunin, halimbawa, ang mga Indian na "vimanas" ng pinaka sinaunang panahon o ang Hitlerite na "mga discoplane" na mas malapit na sa atin sa mga tuntunin ng oras, gamit, bukod sa iba pang mga bagay, mga electromagnetic na pamamaraan ng pag-aayos ng pag-angat. Ang tinatayang mga guhit at maging ang mga larawan ng gumaganang mga modelo ay napanatili. Ang tanong ay nananatiling bukas: paano isabuhay ang lahat ng mga ideyang ito? Ngunit ang mga bagay ay hindi nagpapatuloy kaysa sa hindi masyadong mabubuhay na mga prototype para sa mga modernong imbentor. O baka ito ay masyadong lihim na impormasyon?