Remove ads
Магнитная левитация — технология, метод подъёма объекта с помощью одного только магнитного поля. Магнитное давление используется для компенсации ускорения свободного падения или любых других ускорений.
Теорема Ирншоу утверждает, что, используя только ферромагнетики, невозможно устойчиво удерживать объект в гравитационном поле. Несмотря на это, с помощью сервомеханизмов, диамагнетиков, сверхпроводников и систем с вихревыми токами левитация возможна.
В некоторых случаях подъёмная сила обеспечивается магнитной левитацией, но при этом есть механическая поддержка, дающая устойчивость. В этих случаях явление называется псевдолевитация.
Магнитная левитация используется в маглевах, магнитных подшипниках и показе продукции.
Remove ads
- С использованием постоянного магнита
- С использованием электромагнита
- С использованием сверхпроводящего магнита[1]
- При помощи электромагнитных систем
- При помощи электродинамических систем[1]
Магнитные материалы и системы способны притягивать или отталкивать друг друга с силой, зависящей от магнитного поля и поверхности магнита. Из этого следует, что может быть определено магнитное давление.
Магнитное давление магнитного поля сверхпроводника подсчитывается по формуле:
где — сила на единицу площади поверхности в Паскалях, — магнитная индукция над сверхпроводником в Теслах, и = 4π×10−7 Н·А−2 — магнитная проницаемость вакуума.[2]
Remove ads
Статическая
Статическая устойчивость значит, что любое смещение из состояния равновесия заставляет равнодействующую силу выталкивать объект обратно в состояние равновесия.
Теорема Ирншоу окончательно доказала, что невозможно левитировать объект, используя только статичные макроскопические магнитные поля. Силы, действующие на любой парамагнетик в любой комбинации с гравитационными, электростатическими, и магнитостатическими сделают положение объекта в лучшем случае неустойчивым относительно одной оси и это может дать неустойчивое равновесие относительно всех осей. Тем не менее, существует несколько возможностей сделать левитацию реальной, на примере использования электронной стабилизации или диамагнетиков (так как Магнитная проницаемость меньше[3]) может быть показано, что диамагнитные материалы устойчивы относительно как минимум одной оси и могут быть устойчивы относительно всех осей. Проводники имеют относительную проницаемость к переменным магнитным полям последнего, так что некоторые конфигурации, использующие магниты, работающие на переменном токе, устойчивы сами по себе.
Динамическая
Динамическая устойчивость проявляется в случаях, когда левитирующая система способна подавить любое возможное виброобразное движение.
Магнитные поля являются консервативными силами и поэтому в принципе не могут иметь встроенный способ подавления. Фактически, многие схемы левитации имеют недостаточное подавление.[4] Таким образом, вибрации могут существовать и вывести объект за пределы зоны равновесия.
Подавление движения осуществляется несколькими способами:
- внешнее механическое подавление, например лобовое сопротивление
- использование вихревых токов (влияние на проводник полем)
- инерционный демпфер в левитируемом объекте
- электромагниты, управляемые посредством электроники
Remove ads
Транспорт с магнитной левитацией
Маглев, или магнитная левитация, — это способ транспортировки, который подвешивает, направляет и приводит в движение транспорт, в основном поезда, используя магнитную левитацию. Данный способ быстрее и тише, чем в случае использования колеса.
Максимальная скорость маглева была зафиксирована в Японии в 2003[5] и составила 581 км/ч, что на 6 км/ч быстрее, чем рекорд TGV.
На начало 2017 года единственным в мире поездом на магнитной подушке, находящимся в коммерческой эксплуатации, является шанхайский маглев[6].
Магнитные подшипники
Remove ads
Remove ads
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
Remove ads