Magnetna levitacija: opis, značilnosti in primeri

2024 Avtor: Henry Conors | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-12 12:32

Kot veste, ima Zemlja zaradi prevladujočega svetovnega reda določeno gravitacijsko polje in človek je vedno sanjal, da ga premaga na kakršen koli način. Magnetna levitacija je bolj fantastičen izraz kot se nanaša na vsakdanjo realnost.

Na začetku je pomenilo hipotetično sposobnost premagovanja gravitacije na neznan način in premikanja ljudi ali predmetov po zraku brez pomožne opreme. Vendar je zdaj koncept "magnetne levitacije" že precej znanstven.

Naenkrat se razvija več inovativnih idej, ki temeljijo na tem fenomenu. In vsi ti v prihodnosti obljubljajo velike priložnosti za vsestranske aplikacije. Res je, magnetna levitacija se ne bo izvajala z magičnimi metodami, ampak z uporabo zelo specifičnih dosežkov fizike, in sicer odseka, ki preučuje magnetna polja in vse, kar je z njimi povezano.

Samo malo teorije

Med ljudmi, ki so daleč od znanosti, velja mnenje, da je magnetna levitacija voden let magneta. Pravzaprav pod temizraz pomeni premagovanje gravitacijskega predmeta s pomočjo magnetnega polja. Ena od njegovih značilnosti je magnetni tlak, ki se uporablja za "boj" proti zemeljski gravitaciji.

Preprosto povedano, ko gravitacija potegne predmet navzdol, je magnetni tlak usmerjen tako, da ga potisne nazaj navzgor. Tako magnet levitira. Težava pri izvajanju teorije je v tem, da je statično polje nestabilno in se ne osredotoča na določeno točko, zato se morda ne bo moglo učinkovito upreti privlačnosti. Zato so potrebni pomožni elementi, ki bodo magnetnemu polju dali dinamično stabilnost, tako da je levitacija magneta reden pojav. Kot stabilizatorji se uporabljajo različne metode. Najpogosteje - električni tok skozi superprevodnike, vendar so na tem področju tudi drugi dogodki.

Tehnična levitacija

Pravzaprav se magnetna sorta nanaša na širši izraz za premagovanje gravitacijske privlačnosti. Torej, tehnična levitacija: pregled metod (zelo kratek).

Zdi se, da smo z magnetno tehnologijo že malo ugotovili, obstaja pa tudi električna metoda. Za razliko od prvega je drugega mogoče uporabiti za manipulacije z izdelki iz različnih materialov (v prvem primeru samo iz magnetiziranih), tudi iz dielektrikov. Ločite tudi elektrostatično in elektrodinamično levitacijo.

Zmožnost delcev, da se premikajo pod vplivom svetlobe, je napovedal Kepler. AMPAKobstoj svetlobnega tlaka je dokazal Lebedev. Gibanje delca v smeri svetlobnega vira (optična levitacija) se imenuje pozitivna fotoforeza, v nasprotni smeri pa negativna.

Aerodinamična levitacija, ki se razlikuje od optične, je v današnjih tehnologijah precej uporabna. Mimogrede, "blazina" je ena od njegovih sort. Najpreprostejšo zračno blazino dobimo zelo enostavno – v nosilni substrat se izvrta veliko lukenj in skoznje se vpihuje stisnjen zrak. V tem primeru zračno dvigalo uravnoteži maso predmeta in ta lebdi v zraku.

Zadnja metoda, ki jo znanost trenutno pozna, je levitacija z uporabo akustičnih valov.

Kateri so primeri magnetne levitacije?

Znanstvena fantastika je sanjala o prenosnih napravah velikosti nahrbtnika, ki bi lahko človeka s precejšnjo hitrostjo "levitirale" v želeno smer. Znanost je doslej ubrala drugačno pot, bolj praktično in izvedljivo - ustvarjen je bil vlak, ki se premika z magnetno levitacijo.

Zgodovina supervlakov

Prvič je idejo o kompoziciji z linearnim motorjem predložil (in celo patentiral) nemški inženir-izumitelj Alfred Zane. In to je bilo leta 1902. Po tem se je razvoj elektromagnetnega vzmetenja in z njim opremljenega vlaka pojavil z zavidljivo pravilnostjo: leta 1906 je Franklin Scott Smith predlagal še en prototip, med leti 1937 in 1941. številne patente na isto temo je prejel Hermann Kemper inmalo kasneje je Britanec Eric Lazethwaite ustvaril delovni prototip motorja v naravni velikosti. V 60. letih je sodeloval tudi pri razvoju goseničarskega hovercrafta, ki naj bi postal najhitrejši vlak, a ni, ker je bil projekt leta 1973 zaradi nezadostnega financiranja zaprt.

Šele šest let pozneje, spet v Nemčiji, je bil zgrajen maglev vlak, ki je dobil dovoljenje za prevoz potnikov. Testna proga, ki so jo postavili v Hamburgu, je bila dolga manj kot kilometer, a sama ideja je tako navdušila družbo, da je vlak deloval tudi po zaprtju razstave, saj je v treh mesecih uspel prepeljati 50.000 ljudi. Njegova hitrost po sodobnih standardih ni bila tako velika - le 75 km / h.

Ne razstava, ampak komercialni maglev (tako so poimenovali vlak z magnetom), je od leta 1984 tekel med letališčem Birmingham in železniško postajo in je na svojem položaju ostal 11 let. Dolžina proge je bila še krajša, le 600 m, vlak pa se je dvignil 1,5 cm nad tirnico.

japonski

V prihodnosti se je navdušenje nad maglevskimi vlaki v Evropi umirilo. Toda do konca 90-ih se je zanje začela aktivno zanimati tako visokotehnološka država, kot je Japonska. Na njenem ozemlju je bilo že položenih več precej dolgih poti, po katerih letijo maglevji, pri čemer uporabljajo takšen pojav, kot je magnetna levitacija. Ista država ima v lasti tudi hitrostne rekorde, ki jih postavljajo ti vlaki. Zadnji je pokazal omejitev hitrosti več kot 550 km/h.

Nadaljnjemožnosti za uporabo

Po eni strani so maglevji privlačni zaradi svoje sposobnosti hitrega premikanja: po mnenju teoretikov jih je mogoče v bližnji prihodnosti pospešiti do 1000 kilometrov na uro. Navsezadnje jih poganja magnetna levitacija in le zračni upor jih upočasni. Zato dajanje maksimalnih aerodinamičnih obrisov kompoziciji močno zmanjša njen vpliv. Poleg tega je zaradi dejstva, da se tirnice ne dotikajo, obraba takšnih vlakov izjemno počasna, kar je zelo stroškovno učinkovito.

Še en plus je zmanjšan učinek hrupa: vlaki na maglevu se premikajo skoraj tiho v primerjavi z običajnimi vlaki. Bonus je tudi uporaba električne energije v njih, ki zmanjšuje škodljive vplive na naravo in ozračje. Poleg tega je maglev vlak sposoben vzpenjati se po strmejših pobočjih, kar odpravlja potrebo po polaganju proge okoli hribov in pobočij.

Energijske aplikacije

Nič manj zanimivo praktično smer lahko štejemo za široko uporabo magnetnih ležajev v ključnih komponentah mehanizmov. Njihova namestitev rešuje resen problem obrabe izvornega materiala.

Kot veste, se klasični ležaji precej hitro obrabijo - nenehno doživljajo velike mehanske obremenitve. Na nekaterih področjih potreba po zamenjavi teh delov ne pomeni le dodatnih stroškov, ampak tudi veliko tveganje za ljudi, ki servisirajo mehanizem. Magnetni ležaji delujejo večkrat dlje, zato je njihova uporaba zelo priporočljivakakršne koli ekstremne razmere. Zlasti v jedrski energiji, tehnologiji vetra ali panogah z izjemno nizkimi/visokimi temperaturami.

letalo

Pri problemu, kako izvajati magnetno levitacijo, se poraja razumno vprašanje: kdaj bo končno izdelano in predstavljeno progresivnemu človeštvu polnopravno letalo, v katerem bo uporabljena magnetna levitacija? Navsezadnje obstajajo posredni dokazi, da so takšni "NLP-ji" obstajali. Vzemimo na primer indijske »vimane« najstarejše dobe ali hitlerovske »discoplane«, ki so nam že časovno bližje, med drugim uporabljajo elektromagnetne metode organiziranja dvigala. Ohranjene so približne risbe in celo fotografije delovnih modelov. Odprto ostaja vprašanje: kako vse te ideje uresničiti? Toda stvari ne gredo dlje kot ne preveč izvedljivi prototipi za sodobne izumitelje. Ali pa so to morda še vedno preveč tajni podatki?