Магнитна левитация: описание, характеристики и примери

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-12 04:02

Както знаете, Земята, поради преобладаващия световен ред, има определено гравитационно поле и мечтата на човека винаги е била да го преодолее по всякакъв начин. Магнитната левитация е по-фантастичен термин, отколкото отнасящ се до ежедневната реалност.

Първоначално това означаваше хипотетична способност за преодоляване на гравитацията по неизвестен начин и преместване на хора или предмети във въздуха без помощно оборудване. Сега обаче концепцията за "магнитна левитация" вече е доста научна.

Разработват се наведнъж няколко иновативни идеи, които се основават на този феномен. И всички те в бъдеще обещават големи възможности за многостранни приложения. Вярно е, че магнитната левитация ще се извършва не чрез магически методи, а с помощта на много специфични постижения на физиката, а именно раздела, който изучава магнитните полета и всичко свързано с тях.

Само малко теория

Сред хората, далеч от науката, има мнение, че магнитната левитация е направляван полет на магнит. Всъщност под товатерминът предполага преодоляване на обекта на гравитацията с помощта на магнитно поле. Една от характеристиките му е магнитното налягане, което се използва за "борба" със земната гравитация.

Просто казано, когато гравитацията дърпа обект надолу, магнитното налягане е насочено по такъв начин, че го избутва обратно нагоре. Ето как магнитът левитира. Трудността при прилагането на теорията е, че статичното поле е нестабилно и не се фокусира в дадена точка, така че може да не е в състояние ефективно да устои на привличането. Следователно са необходими спомагателни елементи, които ще дадат динамична стабилност на магнитното поле, така че левитацията на магнита е редовно явление. Като стабилизатори за него се използват различни методи. Най-често - електрически ток през свръхпроводници, но има и други разработки в тази област.

Техническа левитация

Всъщност, магнитното разнообразие се отнася до по-широкия термин за преодоляване на гравитационното привличане. И така, техническа левитация: преглед на методите (много кратък).

Изглежда, че сме разбрали малко с магнитната технология, но има и електрически метод. За разлика от първия, вторият може да се използва за манипулации с продукти от различни материали (в първия случай само намагнетизирани), дори диелектрици. Отделете също електростатичната и електродинамичната левитация.

Способността на частиците да се движат под въздействието на светлината е предсказана от Кеплер. НОсъществуването на светлинно налягане е доказано от Лебедев. Движението на частица в посока на източника на светлина (оптична левитация) се нарича положителна фотофореза, а в обратна посока - отрицателна.

Аеродинамичната левитация, за разлика от оптичната, е доста широко приложима в съвременните технологии. Между другото, "възглавницата" е една от нейните разновидности. Най-простата въздушна възглавница се получава много лесно - в носещата подложка се пробиват много дупки и през тях се продухва сгъстен въздух. В този случай въздушният асансьор балансира масата на обекта и той плува във въздуха.

Последният метод, известен на науката в момента, е левитация с помощта на акустични вълни.

Какви са примерите за магнитна левитация?

Научната фантастика мечтаеше за преносими устройства с размерите на раница, които биха могли да "левитират" човек в посоката, от която се нуждае, със значителна скорост. Науката досега е поела по различен път, по-практичен и осъществим - беше създаден влак, който се движи с помощта на магнитна левитация.

История на супервлаковете

За първи път идеята за композиция с линеен двигател е представена (и дори патентована) от немския инженер-изобретател Алфред Зейн. И това беше през 1902 г. След това разработването на електромагнитно окачване и влак, оборудван с него, се появява със завидна редовност: през 1906 г. Франклин Скот Смит предлага друг прототип, между 1937 и 1941 г. редица патенти по същата тема са получени от Херман Кемпер ималко по-късно британецът Ерик Лазетуейт създава работещ прототип на двигателя в реални размери. През 60-те той участва и в разработването на верижната въздушна възглавница, която трябваше да стане най-бързият влак, но не го направи, тъй като проектът беше затворен поради недостатъчно финансиране през 1973 г.

Само шест години по-късно, отново в Германия, е построен маглев влак и лицензиран за превоз на пътници. Тестовата писта, положена в Хамбург, била дълга по-малко от километър, но самата идея вдъхновила обществото толкова много, че влакът функционирал дори след затварянето на изложението, като успял да превози 50 000 души за три месеца. Скоростта му, по съвременните стандарти, не беше толкова голяма - само 75 км/ч.

Не изложба, а търговски маглев (така те нарекоха влака с помощта на магнит), се движеше между летището в Бирмингам и жп гарата от 1984 г. и продължи 11 години на поста си. Дължината на коловоза беше още по-къса, само 600 м, а влакът се издигна на 1,5 см над коловоза.

японски

В бъдеще вълнението около влаковете на маглев в Европа утихна. Но до края на 90-те години такава високотехнологична страна като Япония започна активно да се интересува от тях. На територията му вече са положени няколко доста дълги маршрута, по които летят маглеви, използвайки такова явление като магнитна левитация. Същата държава притежава и рекордите за скорост, поставени от тези влакове. Последният показа ограничение на скоростта над 550 км/ч.

По-нататъкперспективи за използване

От една страна, маглевите са привлекателни заради способността си да се движат бързо: според теоретиците те могат да бъдат ускорени до 1000 километра в час в близко бъдеще. В крайна сметка те се задвижват от магнитна левитация и само въздушното съпротивление ги забавя. Следователно, придаването на максимални аеродинамични очертания на композицията значително намалява нейното въздействие. Освен това, поради факта, че не докосват релсите, износването на такива влакове е изключително бавно, което е много рентабилно.

Друг плюс е намаленият шумов ефект: маглевите влакове се движат почти безшумно в сравнение с конвенционалните влакове. Бонусът е и използването на електричество в тях, което намалява вредното въздействие върху природата и атмосферата. В допълнение, влакът на маглевите може да се изкачва по-стръмни склонове, елиминирайки необходимостта от полагане на пистата около хълмове и склонове.

Енергийни приложения

Не по-малко интересно практическо направление може да се счита за широкото използване на магнитни лагери в ключови компоненти на механизмите. Техният монтаж решава сериозен проблем с износването на изходния материал.

Както знаете, класическите лагери се износват доста бързо - те постоянно изпитват големи механични натоварвания. В някои области необходимостта от подмяна на тези части означава не само допълнителни разходи, но и висок риск за хората, които обслужват механизма. Магнитните лагери остават в експлоатация много пъти по-дълго, така че използването им е силно препоръчителновсякакви екстремни условия. Особено в ядрената енергия, вятърната технология или индустриите с изключително ниски/високи температури.

Самолет

В проблема как да се приложи магнитна левитация възниква резонен въпрос: кога най-накрая ще бъде произведен и представен на прогресивното човечество пълноценен самолет, в който ще се използва магнитна левитация? В крайна сметка има косвени доказателства, че такива "НЛО" са съществували. Вземете например индийските „вимани“от най-древната епоха или хитлеристките „дископлани“, които вече са по-близо до нас по отношение на времето, използвайки, наред с други неща, електромагнитни методи за организиране на лифта. Запазени са приблизителни чертежи и дори снимки на работещи модели. Въпросът остава открит: как да осъществим всички тези идеи? Но нещата не отиват по-далеч от не твърде жизнеспособни прототипи за съвременните изобретатели. Или може би това все още е твърде секретна информация?