Magnetisk levitation: beskrivning, funktioner och exempel

2024 Författare: Henry Conors | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-12 12:57

Som ni vet har jorden, på grund av den rådande världsordningen, ett visst gravitationsfält, och människans dröm har alltid varit att övervinna det på alla sätt. Magnetisk levitation är en term som är mer fantastisk än att hänvisa till vardagens verklighet.

Inledningsvis betydde det den hypotetiska förmågan att övervinna gravitationen på ett okänt sätt och flytta människor eller föremål genom luften utan hjälputrustning. Men nu är begreppet "magnetisk levitation" redan ganska vetenskapligt.

Flera innovativa idéer utvecklas samtidigt, som är baserade på detta fenomen. Och alla av dem i framtiden lovar stora möjligheter för mångsidiga tillämpningar. Det är sant att magnetisk levitation inte kommer att utföras med magiska metoder, utan med hjälp av mycket specifika fysikprestationer, nämligen avsnittet som studerar magnetfält och allt som är kopplat till dem.

Bara lite teori

Bland människor långt från vetenskapen finns det en åsikt att magnetisk levitation är en guidad magnetflykt. I själva verket under dettatermen innebär att man övervinner gravitationsobjektet med hjälp av ett magnetfält. En av dess egenskaper är magnetiskt tryck, vilket är det som används för att "bekämpa" jordens gravitation.

För att uttrycka det enkelt, när gravitationen drar ner ett föremål, riktas magnettrycket på ett sådant sätt att det trycker upp det igen. Så här svävar magneten. Svårigheten med att implementera teorin är att det statiska fältet är instabilt och inte fokuserar på en given punkt, så det kanske inte effektivt kan motstå attraktion. Därför krävs hjälpelement som ger magnetfältet dynamisk stabilitet, så att magnetens levitation är ett regelbundet fenomen. Olika metoder används som stabilisatorer för det. Oftast - elektrisk ström genom supraledare, men det finns andra utvecklingar inom detta område.

Teknisk levitation

Faktiskt hänvisar den magnetiska variationen till den bredare termen för att övervinna gravitationell attraktion. Så teknisk levitation: en genomgång av metoder (mycket kort).

Vi verkar ha listat ut lite med magnetteknik, men det finns också en elektrisk metod. Till skillnad från den första kan den andra användas för manipulationer med produkter gjorda av olika material (i det första fallet endast magnetiserade), till och med dielektriska. Separera även elektrostatisk och elektrodynamisk levitation.

Partiklars förmåga att röra sig under påverkan av ljus förutspåddes av Kepler. MENförekomsten av lätt tryck bevisades av Lebedev. Rörelsen av en partikel i ljuskällans riktning (optisk levitation) kallas positiv fotofores, och i motsatt riktning - negativ.

Aerodynamisk levitation, som skiljer sig från optisk, är ganska allmänt användbar i dagens teknologier. Förresten är "kudden" en av dess sorter. Den enklaste luftkudden erhålls mycket enkelt - många hål borras i bärarsubstratet och tryckluft blåses genom dem. I det här fallet balanserar luftlyften föremålets massa och den flyter i luften.

Den sista metoden som vetenskapen känner till för närvarande är levitation med akustiska vågor.

Vilka är exempel på magnetisk levitation?

Science fiction drömde om bärbara enheter i storleken av en ryggsäck, som med stor hastighet kunde "sväva" en person i den riktning han behövde. Vetenskapen har hittills tagit en annan väg, mer praktisk och genomförbar – ett tåg skapades som rör sig med hjälp av magnetisk levitation.

Historia om supertåg

För första gången skickades (och till och med patenterad) idén om en komposition med en linjärmotor av den tyske ingenjören-uppfinnaren Alfred Zane. Och det var 1902. Efter detta dök utvecklingen av en elektromagnetisk upphängning och ett tåg utrustat med den upp med avundsvärd regelbundenhet: 1906 föreslog Franklin Scott Smith en annan prototyp, mellan 1937 och 1941. ett antal patent på samma ämne erhölls av Hermann Kemper, ochlite senare skapade britten Eric Lazethwaite en fungerande prototyp av motorn i naturlig storlek. På 60-talet deltog han också i utvecklingen av Tracked Hovercraft, som var tänkt att bli det snabbaste tåget, men gjorde det inte, eftersom projektet stängdes på grund av otillräcklig finansiering 1973.

Bara sex år senare, återigen i Tyskland, byggdes ett maglevtåg och licensierade för passagerartransport. Testbanan som anlades i Hamburg var mindre än en kilometer lång, men själva idén inspirerade samhället så mycket att tåget fungerade även efter att utställningen stängt, efter att ha lyckats transportera 50 000 personer på tre månader. Dess hastighet, med modern standard, var inte så hög - bara 75 km/h.

Inte en utställning, utan en kommersiell maglev (så kallade de tåget med hjälp av en magnet), gick mellan Birminghams flygplats och järnvägsstationen sedan 1984, och varade i 11 år på sin post. Banans längd var ännu kortare, bara 600 m, och tåget steg 1,5 cm över spåret.

japanska

I framtiden avtog spänningen kring maglevtåg i Europa. Men i slutet av 90-talet blev ett sådant högteknologiskt land som Japan aktivt intresserade av dem. Flera ganska långa rutter har redan lagts på dess territorium, längs vilka maglevs flyger, med ett sådant fenomen som magnetisk levitation. Samma land äger också de hastighetsrekord som satts av dessa tåg. Den sista visade en hastighetsbegränsning på mer än 550 km/h.

Vidareframtidsutsikter för användning

Å ena sidan är maglevar attraktiva på grund av deras förmåga att röra sig snabbt: enligt teoretiker kan de accelereras upp till 1 000 kilometer i timmen inom en snar framtid. De drivs trots allt av magnetisk levitation, och endast luftmotstånd saktar ner dem. Att ge maximala aerodynamiska konturer till kompositionen minskar därför dess påverkan avsevärt. Dessutom, på grund av det faktum att de inte rör rälsen, är slitaget på sådana tåg extremt långsamt, vilket är mycket kostnadseffektivt.

Ett annat plus är den minskade bullereffekten: maglevtåg rör sig nästan tyst jämfört med konventionella tåg. Bonusen är också användningen av elektricitet i dem, vilket minskar de skadliga effekterna på naturen och atmosfären. Dessutom kan maglevtåget klättra uppför brantare sluttningar, vilket eliminerar behovet av att lägga spåret runt kullar och sluttningar.

Energiapplikationer

Inte mindre intressant praktisk riktning kan anses vara den utbredda användningen av magnetiska lager i nyckelkomponenter i mekanismer. Deras installation löser ett allvarligt problem med slitage på källmaterialet.

Som du vet slits klassiska lager ut ganska snabbt - de upplever konstant höga mekaniska belastningar. I vissa områden innebär behovet av att byta ut dessa delar inte bara extra kostnader, utan också en hög risk för de personer som servar mekanismen. Magnetiska lager förblir i drift många gånger längre, så det är mycket lämpligt att använda demnågra extrema förhållanden. Särskilt inom kärnkraft, vindteknik eller industrier med extremt låga/höga temperaturer.

Flygplan

I problemet med hur man implementerar magnetisk levitation, uppstår en rimlig fråga: när, äntligen, kommer ett fullfjädrat flygplan, i vilket magnetisk levitation kommer att användas, att tillverkas och presenteras för den progressiva mänskligheten? Det finns trots allt indirekta bevis för att sådana "UFOs" existerade. Ta till exempel de indiska "vimanerna" från den äldsta eran eller de hitleritiska "diskoplanen" som redan är närmare oss tidsmässigt, med hjälp av bland annat elektromagnetiska metoder för att organisera lyft. Ungefärliga ritningar och till och med foton av arbetande modeller har bevarats. Frågan är fortfarande öppen: hur kan man förverkliga alla dessa idéer? Men saker går inte längre än att de inte är alltför livskraftiga prototyper för moderna uppfinnare. Eller kanske detta fortfarande är för hemlig information?