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磁悬浮,亦作磁浮,是一种利用磁的吸力和排斥力来使物件在空中浮动,而不依靠其他外力的方法。透过利用电磁力来对抗引力,可以使物件不受引力束缚,从而自由浮动。
磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁浮运输系统的开发。
目前研究的磁浮技术,主要指利用磁力克服重力使物体浮,且只有日本的超导电动磁悬浮、德国的常导电磁浮和中国的永磁浮已经投入使用。[1]
早在1842年,数学家塞缪尔·恩肖发表过一篇论文,用数学方法证明若单靠宏观的静态古典电磁力,磁悬浮是不可能实现的。后世人称呼这项证明作恩绍定理(Earnshaw’s theorem)[2]。这是因为在物件上所承受的各种合力,包括了引力、静电场及静磁场会使物件变得很不稳定。不过,若打破此定理的假设条件的话,我们反而可以有多种方法利用这些合力来使物件悬浮,这些方法包括电子稳流器或抗磁性物质的利用。
要达至磁悬浮有很多方法。现时磁悬浮列车所使用的方法不外乎以下三种:
把圆型的磁铁的两个同极相对,然后用绳串在一起。基于“同性相拒”的原则,虽然两个磁铁都受到地心引力的影响,但在上面的一块磁铁会被推起,悬浮在下面一块磁铁之上。不过,由于用到了磁力以外的机械力,这被称为假性悬浮[3]。
直接使用电磁铁产生强大磁力,令车上与轨道内的磁铁发生排斥而悬浮。