磁悬浮是靠引力还是斥力 磁悬浮的原理

近日,我国自主研发的高速磁浮实验样机正式下线,时速600公里,标志着我国在高速磁浮技术领域取得重大突破 。时速600公里的磁悬浮列车也是世界上最快的之一(日本磁悬浮列车时速603公里) 。
【磁悬浮是靠引力还是斥力 磁悬浮的原理】

磁悬浮是靠引力还是斥力 磁悬浮的原理

文章插图
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高速磁悬浮是目前轨道交通技术的制高点,轨道与列车之间只有10mm的间隙 。这是真正的对地飞行,涉及空空气动力学、悬浮制导控制等领域,科技含量极高 。目前,在一些国家对中国展开技术封锁的特殊时期,高速磁悬浮列车的下线使中国在该领域处于领先地位 。
人类在发展的过程中,不断探索如何对抗地心引力,不管是靠风还是靠水 。悬浮空的梦想从未停止 。科学家们也在寻找更稳定和可控的悬浮力,并将这项技术应用于城市交通 。
轨道交通工具从最早的蒸汽到现在的电力,从时速几十公里到现在的几百公里,但不变的是都需要轮子在轨道上运行 。有这样一种颠覆性的技术,可以让上百吨的列车悬浮在轨道上,这就是磁悬浮列车 。
1922年,德国工程师发现了电磁悬浮的原理,并申请了专利 。随着一些国家经济实力的增强,有必要发展新的运输方式 。随后,德国、美国、日本和苏联相继研制出磁悬浮列车 。1971年,德国研制出世界上第一辆磁悬浮列车 。随着磁悬浮技术的发展,速度也在不断提高 。
磁悬浮列车的优点是可以高效载客,不需要活塞、涡轮等运动部件,所以运行过程中几乎没有噪音 。它运行时并不紧贴铁轨,而是以悬浮的形式在轨面上飞行 。缺点也很明显,造价超高,上海磁浮的30公里线路造价高达数百亿,至今仍处于亏损状态 。
相比其他轮式列车车轮与轨道的摩擦碰撞,磁悬浮列车利用电磁力实现无接触支撑和导向,其运行阻力仅为空空气阻力 。磁悬浮列车的核心是如何让几百吨的列车悬浮起来,如何让它前进 。
自20世纪70年代以来,世界上许多发达国家都在研制磁悬浮列车 。目前德国和日本拥有世界上最好的磁悬浮技术,德国和日本使用的技术原理也不一样 。
日本采用的是低温超导磁悬浮技术 。超导体是指金属或合金在低温下完全失去电阻和完全抗磁性,这是超导体的两大特性 。所以会和磁铁产生排斥和吸引的关系,磁铁可以稳定的悬浮在超导体的上方 。
超导线圈是超导磁悬浮列车的关键设备之一,它能使列车浮起并推进 。每节车厢都装有液氮压缩制冷机,列车的超导磁悬浮装置会一直保持在零下196度的低温下,可以使车体保持悬浮状态 。其实这也是基于同极磁铁相斥的原理,运行过程中车体与轨道之间只有10mm的间隙 。超导磁悬浮列车只能停留在/[空就是这个原理 。

德国采用恒导磁悬浮技术,采用抱轨运行方式 。车体下端伸出两排曲臂托住铁轨,可以解决列车脱轨的危险 。给安装在列车曲臂上的磁铁通电,会产生强大的磁力,铁轨会被磁力吸引 。轨道静止的整列火车会因为吸引力而暂停 。

中国也采用了恒导磁悬浮抱轨技术 。目前在上海运行的磁悬浮列车是世界上第一条商业磁悬浮线路,以每小时430公里的速度连接市区和机场,30公里的距离只需要8分钟 。
磁悬浮列车可以在没有发动机的情况下高速行驶,也是利用磁铁的引力和斥力推动列车前进 。通电后,它们将成为具有N极和S极的电磁体 。轨道磁铁的N极与列车上磁铁的N极相斥,会推动列车前进 。在下一节中,轨道磁铁N机器和列车磁铁S之间的吸引力将拉动列车前进 。轨道上的电磁铁会根据列车的行进不断改变自己的磁极,从而保证磁悬浮列车不断前行 。磁力既能保持列车悬浮,又能推动列车前进 。