Mágneses lebegés

A mágneses levitáció egy technológia, egy tárgy felemelési módszere csak mágneses tér segítségével . A mágneses nyomást a gravitációs gyorsulás vagy bármely más gyorsulás kompenzálására használják .

Earnshaw tétele kimondja, hogy csak ferromágnesek használatával nem lehet egy tárgyat gravitációs térben stabilan tartani . Ennek ellenére szervomechanizmusok, diamágnesek, szupravezetők és örvényáramú rendszerek segítségével a levitáció lehetséges.

Egyes esetekben az emelőerőt mágneses lebegtetés biztosítja, de van egy mechanikus támaszték, amely stabilitást ad. Ezekben az esetekben a jelenséget pszeudo-levitációnak nevezik .

A mágneses levitációt maglevekben , mágneses csapágyakban és termékkijelzőkben használják.

A mágneses levitáció megvalósításának módjai

  1. Állandó mágnessel
  2. Elektromágnes segítségével
  3. Szupravezető mágnes használata [1]

A mágneses levitáció főbb típusai

  1. Elektromágneses rendszerek segítségével
  2. Elektrodinamikus rendszerek segítségével [1]

Emelőerő

A mágneses anyagok és rendszerek a mágneses tértől és a mágnes felületétől függő erővel képesek vonzani vagy taszítani egymást. Ebből következik, hogy a mágneses nyomás meghatározható .

A szupravezető mágneses mezőjének mágneses nyomását a következő képlettel számítjuk ki:

ahol az egységnyi felületre jutó erő Pascalban , a mágneses indukció a szupravezető felett Teslasban , és = 4π×10 −7  N·A −2 a vákuummágneses permeabilitás . [2]

Fenntarthatóság

Statikus

A statikus stabilitás azt jelenti, hogy az egyensúlyi állapotból való bármilyen elmozdulás a nettó erő hatására a tárgyat visszaszorítja az egyensúlyi állapotba.

Earnshaw tétele végül bebizonyította, hogy lehetetlen egy tárgyat lebegni pusztán statikus makroszkopikus mágneses terek segítségével. A bármely paramágnesre ható erők bármilyen kombinációban a gravitációs , elektrosztatikus és magnetosztatikus erőkkel az objektum helyzetét legfeljebb egy tengely körül instabillá teszik, és ez instabil egyensúlyt biztosíthat az összes tengely körül. A levitáció valóságossá tételére azonban több lehetőség is kínálkozik, az elektronikus stabilizálás vagy a diamágnesek példáján (mivel a mágneses permeabilitás kisebb [3] ) kimutatható, hogy a diamágneses anyagok legalább egy tengely körül stabilak, és mindenhol stabilak lehetnek. tengelyek. A vezetők relatív permeabilitással rendelkeznek az utóbbi váltakozó mágneses mezőivel szemben, így egyes, váltakozó árammal működő mágneseket használó konfigurációk önmagukban is stabilak.

Dinamikus

A dinamikus stabilitás azokban az esetekben nyilvánul meg, amikor a lebegő rendszer képes elnyomni minden lehetséges vibrációs mozgást.

A mágneses mezők konzervatív erők , ezért elvileg nem lehet beépített elnyomási módszerük. Valójában sok levitációs rendszer nem rendelkezik elegendő elnyomással. [4] Így létezhetnek rezgések, amelyek kivehetik a tárgyat az egyensúlyi zónából.

A mozgáselnyomást többféleképpen hajtják végre:

Használat

Mágneses levitációs járművek

A Maglev vagy mágneses levitáció egy olyan szállítási módszer, amely mágneses levitáció segítségével felfüggeszti, vezeti és hajtja meg a járműveket, főleg a vonatokat. Ez a módszer gyorsabb és halkabb, mint a kerék használata.

A maglev maximális sebességét 2003-ban mérték fel Japánban [5] , és 581 km/h volt, ami 6 km/órával gyorsabb, mint a TGV rekord .

2017 elején a világ egyetlen kereskedelmi forgalomban üzemeltetett mágneses levitációs vonata a Shanghai maglev [6] .

Mágneses csapágyak

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 magazin "Technológiák az elektronikai iparban" No. 6 2007. Technikai levitáció: módszerek áttekintése. . Letöltve: 2018. január 10. Az eredetiből archiválva : 2018. január 11..
  2. ↑ 19. előadás MIT 8.02 Elektromosság és mágnesesség, 2002 tavasz
  3. ↑ Braunbeck, W. Testek szabad felfüggesztése elektromos és mágneses térben, Zeitschrift für Physik, 112, 11, 753-763 (1939)
  4. ↑ A taszító erejű Maglev felfüggesztési rendszerek dinamikus stabilitásának áttekintése – Y. Cai és DMRote
  5. ↑ Új világrekordot döntött a japán mágnesvonat | világhírek | A Guardian . Hozzáférés dátuma: 2013. január 30. Az eredetiből archiválva : 2013. február 6.
  6. ↑ "Sok sebességű kiruccanás semmihez sem hasonlítható" . Hozzáférés dátuma: 2017. január 28. Az eredetiből archiválva : 2017. január 27.

Linkek