Magnetisk levitation

Magnetisk levitation är en teknik, en metod för att lyfta ett föremål med enbart hjälp av ett magnetfält . Magnetiskt tryck används för att kompensera för gravitationsacceleration eller andra accelerationer.

Earnshaws teorem säger att med bara ferromagneter är det inte möjligt att hålla ett objekt i ett gravitationsfält på ett stabilt sätt . Trots detta, med hjälp av servomekanismer, diamagneter, supraledare och system med virvelströmmar , är levitation möjlig.

I vissa fall tillhandahålls lyftkraften av magnetisk levitation, men det finns ett mekaniskt stöd som ger stabilitet. I dessa fall kallas fenomenet pseudo-levitation .

Magnetisk levitation används i maglevs , magnetiska lager och produktdisplayer.

Sätt att implementera magnetisk levitation

  1. Med permanentmagnet
  2. Använda en elektromagnet
  3. Använda en supraledande magnet [1]

Huvudtyper av magnetisk levitation

  1. Med hjälp av elektromagnetiska system
  2. Med hjälp av elektrodynamiska system [1]

Lyftkraft

Magnetiska material och system kan attrahera eller stöta bort varandra med en kraft som beror på magnetfältet och magnetens yta. Det följer att det magnetiska trycket kan bestämmas .

Det magnetiska trycket för magnetfältet i en supraledare beräknas med formeln:

där är kraften per ytenhet i Pascal , är den magnetiska induktionen över supraledaren i Teslas , och = 4π×10 −7  N·A −2 är den magnetiska vakuumpermeabiliteten . [2]

Hållbarhet

Statisk

Statisk stabilitet innebär att varje förskjutning från jämviktstillståndet gör att nettokraften trycker tillbaka föremålet till jämviktstillståndet.

Earnshaws teorem visade slutligen att det var omöjligt att sväva ett föremål med endast statiska makroskopiska magnetfält. Krafter som verkar på någon paramagnet i valfri kombination med gravitations- , elektrostatiska och magnetostatiska krafter kommer att göra objektets position i bästa fall instabil kring en axel, och detta kan ge instabil jämvikt kring alla axlar. Det finns dock flera möjligheter att göra levitation verklig, med hjälp av exemplet elektronisk stabilisering eller diamagneter (eftersom den magnetiska permeabiliteten är mindre [3] ) kan det visas att diamagnetiska material är stabila kring minst en axel och kan vara stabila över alla yxor. Ledare har en relativ permeabilitet för de senares växelmagnetiska fält, så att vissa konfigurationer som använder magneter som drivs av växelström är stabila på egen hand.

Dynamisk

Dynamisk stabilitet manifesteras i fall där svävningssystemet kan undertrycka alla möjliga vibrationsrörelser.

Magnetiska fält är konservativa krafter och kan därför i princip inte ha en inbyggd undertryckningsmetod. Faktum är att många levitationsscheman har otillräcklig undertryckning. [4] Således kan vibrationer existera och ta föremålet ur jämviktszonen.

Rörelseundertryckning utförs på flera sätt:

Användning

Magnetiska levitationsfordon

Maglev , eller magnetisk levitation , är en transportmetod som suspenderar, styr och driver fordon, främst tåg, med hjälp av magnetisk levitation. Denna metod är snabbare och tystare än att använda hjulet.

Den maximala hastigheten för en maglev registrerades i Japan 2003 [5] och var 581 km/h, vilket är 6 km/h snabbare än TGV -rekordet .

I början av 2017 var det enda kommersiellt drivna magnetiska levitationståget i världen Shanghai maglev [6] .

Magnetiska lager

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 tidningen "Technologies in the electronic industry" nr 6 2007. Teknisk levitation: en genomgång av metoder. . Hämtad 10 januari 2018. Arkiverad från originalet 11 januari 2018.
  2. ↑ Föreläsning 19 MIT 8.02 Electricity and Magnetism, våren 2002
  3. ↑ Braunbeck, W. Fri suspension av kroppar i elektriska och magnetiska fält, Zeitschrift für Physik, 112, 11, pp. 753-763 (1939)
  4. ↑ En översyn av dynamisk stabilitet hos Maglev-upphängningssystem med repulsiv kraft- Y. Cai och DMRotte
  5. ↑ Japanskt magnettåg sätter nytt världsrekord | världsnyheter | The Guardian . Datum för åtkomst: 30 januari 2013. Arkiverad från originalet den 6 februari 2013.
  6. ↑ "En höghastighetsresa som ingen annan" . Datum för åtkomst: 28 januari 2017. Arkiverad från originalet 27 januari 2017.

Länkar