Magnetisk levitation: beskrivelse, funktioner og eksempler

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-12 05:18

Som du ved, har Jorden, på grund af den fremherskende verdensorden, et vist gravitationsfelt, og menneskets drøm har altid været at overvinde det på nogen måde. Magnetisk levitation er et udtryk, der er mere fantastisk end at henvise til hverdagens virkelighed.

Oprindeligt betød det den hypotetiske evne til at overvinde tyngdekraften på en ukendt måde og flytte mennesker eller genstande gennem luften uden hjælpeudstyr. Men nu er begrebet "magnetisk levitation" allerede ret videnskabeligt.

Der udvikles adskillige innovative ideer på én gang, som er baseret på dette fænomen. Og alle af dem lover i fremtiden store muligheder for alsidige applikationer. Det er sandt, at magnetisk levitation ikke vil blive udført ved magiske metoder, men ved at bruge meget specifikke fysiske resultater, nemlig sektionen, der studerer magnetiske felter og alt, der er forbundet med dem.

Bare lidt teori

Blandt mennesker langt fra videnskaben er der en opfattelse af, at magnetisk levitation er en guidet magnetflyvning. Faktisk under detteudtrykket indebærer at overvinde tyngdekraftens objekt ved hjælp af et magnetfelt. Et af dets karakteristika er magnetisk tryk, som er det, der bruges til at "bekæmpe" jordens tyngdekraft.

For at sige det enkelt, når tyngdekraften trækker en genstand ned, er det magnetiske tryk rettet på en sådan måde, at det skubber det op igen. Sådan svæver magneten. Vanskeligheden ved at implementere teorien er, at det statiske felt er ustabilt og ikke fokuserer på et givet punkt, så det er muligvis ikke i stand til effektivt at modstå tiltrækning. Derfor kræves der hjælpeelementer, der vil give magnetfeltet dynamisk stabilitet, således at magnetens levitation er et regulært fænomen. Forskellige metoder bruges som stabilisatorer til det. Oftest - elektrisk strøm gennem superledere, men der er andre udviklinger på dette område.

Teknisk levitation

Faktisk refererer den magnetiske variation til den bredere betegnelse for at overvinde gravitationel tiltrækning. Så teknisk levitation: en gennemgang af metoder (meget kort).

Vi har vist fundet ud af lidt med magnetteknologi, men der er også en elektrisk metode. I modsætning til den første kan den anden bruges til manipulationer med produkter lavet af forskellige materialer (i det første tilfælde kun magnetiserede), selv dielektriske stoffer. Adskil også elektrostatisk og elektrodynamisk levitation.

Partiklers evne til at bevæge sig under påvirkning af lys blev forudsagt af Kepler. MENeksistensen af let tryk blev bevist af Lebedev. Bevægelsen af en partikel i retning af lyskilden (optisk levitation) kaldes positiv fotoforese, og i den modsatte retning - negativ.

Aerodynamisk levitation, der adskiller sig fra optisk, er ret bredt anvendelig i nutidens teknologier. Forresten er "puden" en af dens varianter. Den enkleste luftpude opnås meget let - der bores mange huller i bæresubstratet, og der blæses trykluft igennem dem. I dette tilfælde afbalancerer luftliften objektets masse, og den svæver i luften.

Den sidste metode, videnskaben kender i øjeblikket, er levitation ved hjælp af akustiske bølger.

Hvad er eksempler på magnetisk levitation?

Science fiction drømte om bærbare enheder på størrelse med en rygsæk, som kunne "svæve" en person i den retning, han havde brug for, med betydelig hastighed. Videnskaben har indtil videre taget en anden vej, mere praktisk og gennemførlig - et tog blev skabt, der bevæger sig ved hjælp af magnetisk levitation.

Historie om supertog

For første gang blev ideen om en sammensætning ved hjælp af en lineær motor indsendt (og endda patenteret) af den tyske ingeniør-opfinder Alfred Zane. Og det var i 1902. Herefter optrådte udviklingen af en elektromagnetisk suspension og et tog udstyret med det med misundelsesværdig regelmæssighed: i 1906 foreslog Franklin Scott Smith en anden prototype, mellem 1937 og 1941. en række patenter om samme emne blev modtaget af Hermann Kemper, oglidt senere skabte briten Eric Lazethwaite en fungerende prototype af motoren i naturlig størrelse. I 60'erne deltog han også i udviklingen af Tracked Hovercraft, som skulle blive det hurtigste tog, men det gjorde han ikke, fordi projektet blev lukket på grund af utilstrækkelig finansiering i 1973.

Kun seks år senere, igen i Tyskland, blev der bygget et maglev-tog og godkendt til passagertransport. Testbanen, der blev anlagt i Hamborg, var mindre end en kilometer lang, men selve ideen inspirerede samfundet så meget, at toget fungerede, selv efter udstillingen lukkede, efter at have nået at transportere 50.000 mennesker på tre måneder. Dens hastighed, efter moderne standarder, var ikke så stor - kun 75 km/t.

Ikke en udstilling, men en kommerciel maglev (så de kaldte toget ved hjælp af en magnet), kørte mellem Birmingham lufthavn og banegården siden 1984 og varede 11 år i hans stilling. Banens længde var endnu kortere, kun 600 m, og toget hævede sig 1,5 cm over sporet.

japansk

I fremtiden aftog begejstringen for maglev-tog i Europa. Men i slutningen af 90'erne blev et sådant højteknologisk land som Japan aktivt interesseret i dem. Der er allerede lagt adskillige ret lange ruter på dets territorium, langs hvilke maglev flyver, ved at bruge et sådant fænomen som magnetisk levitation. Det samme land ejer også hastighedsrekorderne sat af disse tog. Den sidste viste en hastighedsgrænse på mere end 550 km/t.

Yderligereudsigter til brug

På den ene side er maglevs attraktive på grund af deres evne til at bevæge sig hurtigt: ifølge teoretikere kan de accelereres op til 1.000 kilometer i timen i den nærmeste fremtid. De er jo drevet af magnetisk levitation, og kun luftmodstand bremser dem. Derfor, at give de maksimale aerodynamiske konturer til sammensætningen, reducerer dens påvirkning i høj grad. På grund af det faktum, at de ikke rører skinnerne, er sliddet på sådanne tog desuden ekstremt langsomt, hvilket er meget omkostningseffektivt.

Et andet plus er den reducerede støjeffekt: Maglev-tog kører næsten lydløst sammenlignet med konventionelle tog. Bonussen er også brugen af elektricitet i dem, som mindsker skadevirkningerne på naturen og atmosfæren. Derudover er maglev-toget i stand til at bestige stejlere skråninger, hvilket eliminerer behovet for at lægge sporet rundt om bakker og skråninger.

Energiapplikationer

Ikke mindre interessant praktisk retning kan betragtes som den udbredte brug af magnetiske lejer i nøglekomponenter af mekanismer. Deres installation løser et alvorligt problem med slitage af kildematerialet.

Som du ved, slides klassiske lejer ret hurtigt - de oplever konstant høje mekaniske belastninger. I nogle områder betyder behovet for at udskifte disse dele ikke kun ekstra omkostninger, men også en høj risiko for de mennesker, der servicerer mekanismen. Magnetiske lejer forbliver i drift mange gange længere, så deres brug er meget tilrådeligteventuelle ekstreme forhold. Især inden for atomkraft, vindteknologi eller industrier med ekstremt lave/høje temperaturer.

Aircraft

I problemet med, hvordan man implementerer magnetisk levitation, opstår et rimeligt spørgsmål: Hvornår vil et fuldgyldigt fly, hvori magnetisk levitation vil blive brugt, blive fremstillet og præsenteret for den progressive menneskehed? Der er trods alt indirekte beviser for, at sådanne "UFO'er" eksisterede. Tag for eksempel de indiske "vimanaer" fra den ældste æra eller de Hitleritiske "diskoplaner", der allerede er tættere på os tidsmæssigt, ved at bruge blandt andet elektromagnetiske metoder til at organisere lift. Omtrentlige tegninger og endda fotos af arbejdende modeller er bevaret. Spørgsmålet er stadig åbent: hvordan bringes alle disse ideer ud i livet? Men tingene går ikke længere end ikke for levedygtige prototyper for moderne opfindere. Eller er dette måske stadig for hemmelige oplysninger?