磁懸浮
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磁懸浮,亦作磁浮,是一種利用磁的吸力和排斥力來使物件在空中浮動,而不依靠其他外力的方法。透過利用電磁力來對抗引力,可以使物件不受引力束縛,從而自由浮動。
磁懸浮技術的研究源於德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電浮原理,並於1934年申請了磁懸浮列車的專利。1970年代以後,隨着世界工業化國家經濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發達國家相繼開始籌划進行磁浮運輸系統的開發。
目前研究的磁浮技術,主要指利用磁力克服重力使物體浮,且只有日本的超導電動磁懸浮、德國的常導電磁浮和中國的永磁浮已經投入使用。[1]
磁懸浮的穩定性
早在1842年,數學家塞繆爾·恩肖發表過一篇論文,用數學方法證明若單靠宏觀的靜態古典電磁力,磁懸浮是不可能實現的。後世人稱呼這項證明作恩紹定理(Earnshaw’s theorem)[2]。這是因為在物件上所承受的各種合力,包括了引力、靜電場及靜磁場會使物件變得很不穩定。不過,若打破此定理的假設條件的話,我們反而可以有多種方法利用這些合力來使物件懸浮,這些方法包括電子穩流器或抗磁性物質的利用。
方法
要達至磁懸浮有很多方法。現時磁懸浮列車所使用的方法不外乎以下三種:
機械式限制
把圓型的磁鐵的兩個同極相對,然後用繩串在一起。基於「同性相拒」的原則,雖然兩個磁鐵都受到地心引力的影響,但在上面的一塊磁鐵會被推起,懸浮在下面一塊磁鐵之上。不過,由於用到了磁力以外的機械力,這被稱爲假性懸浮[3]。
直接反磁懸浮
直接使用電磁鐵產生強大磁力,令車上與軌道內的磁鐵發生排斥而懸浮。
參考
- ^ 悬挂式“红轨”,刷新磁浮技术新高度. 羊城晚報. 2022-08-19. (原始內容存檔於2022-08-19).
- ^ 磁悬浮的惊人秘密. [2007-09-09]. (原始內容存檔於2015-09-23).
- ^ http://eprints2.utem.edu.my/3575/[永久失效連結] SYAKIR, Wan Ahmad; KAMIL, Wan Mohamad. Development Of Magnetic Bearing System Model For Practical-Based Application. 2008.
參看
外部連結
- (簡體中文) 中國磁懸浮網站
- ShinyShack - UK supplier of Diamagnetic Levitation Kits
- Magnetic Levitation - Science is Fun
- Maglev video gallery
- How can you magnetically levitate objects? (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Levitated aluminum ball (oscillating field) (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Instructions to build an optically triggered feedback maglev demonstration (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Videos of diamagnetically levitated objects, including frogs and grasshoppers
- Larry Spring's Mendocino Brushless Magnetic Levitation Solar Motor
- Spin-stabilized Magnetic Levitation: The History of a Discovery (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)