磁悬浮原理
5页1、转载磁悬浮原理 文章来源:http:/www.phy.cuhk.edu.hk/phyworld/articles/maglev/maglev.html要以最快的速度从一个地方去到数百公里,甚至数千公里以外的地方,一般人都会选择乘搭飞机。可是,在不久的将来,一种新的交通工具将会带领人们以高速于城市之间穿梭。 目前为止,一般的子弹火车能以 200 km/h 的速度前进。由于火车与路轨之间的磨擦力限制了火车的最高速度,所以人们便开始研究能悬浮于路轨之上的火车,于是便有磁浮火车的出现了。顾名思义,磁浮火车是利用磁力使火车悬浮于路轨之上。磁浮火车经常被称为 MagLev,即 Magnetically Levitated train 的简写。但是,利用一般的磁铁并不能把火车稳定地浮起。要是你将两块磁铁的北极相对,你会发现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上 (图一)。所以,要把火车浮起并不如想象中般简单。 真正磁浮火车是如何浮起来的?目前,磁浮火车还在试验阶段。德国科学家设计了一个名为 Transrapid 的系统,利用了电磁力悬浮法(EMS) 把火车浮起 (图二)。在这个系统中,火车的底部包着一条导
2、轨,在火车底部起落架的电磁铁向着导轨,磁力使火车悬浮在导轨之上约一厘米,即使在静止的时候,火车仍然保 持浮起。其它导引磁铁则能使火车在行使时保持稳定。 图二 Transrapid 系统原理日本的科学家则利用了电动力悬浮法(EDS) 把火车浮起。还记得甚么是电磁感应吗?当磁铁在导体附近移动,导体内的磁场会因而改变 (图三),并感应出电流。感应电流又能产生磁场,根据楞次定律,这样产生出来的磁场总是倾向于抗拒引起这个感应的改变。电动力悬浮法应用了电磁感应的 原理。图四(a)显示了这种磁浮火车的原理。火车在导槽内行走,槽的两边安有一系列 8 字形的线圈。当一辆列车快速驶过时,车两边的超导磁铁便会在线圈上感应出电流。巧妙的是,超导磁铁在 8 字形的线圈中心以下经过,因此 8 字形线圈下半部的磁通量改变比上半部大,感应出如图四(b)所示的电流,产生磁力。8 字形线圈下半部的磁极与超导磁铁的磁极相同,上半部则与之相反,结果是这两部分的线圈对超导磁铁产生的磁力,都有一个向上的分力,把列车悬浮起来。由于 8 字形线圈只有在超导磁铁运动时才能感应出电流并产生磁性,因此当火车静止的时候,便不能浮起。所以,火
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