Lewitacja magnetyczna: opis, cechy i przykłady

Jak wiecie, Ziemia, na mocy istniejącego porządku światowego, istnieje pewne pole grawitacyjne, a marzenie człowieka zawsze polegało na tym, aby przez jakikolwiek sposób go pokonać. Magnetyczna lewitacja jest terminem raczej fantastycznym niż odnoszącym się do codzienności.

Początkowo oznaczało to hipotetyczną zdolność do pokonania w nieznany sposób ziemskiej atrakcji i przemieszczania ludzi lub przedmiotów przez powietrze bez wyposażenia pomocniczego. Teraz jednak pojęcie "magnetycznej lewitacji" jest już dość naukowe.

Opracowano kilka nowatorskich pomysłów na raz, opierając się na tym zjawisku. A wszystkie z nich w przyszłości obiecują wielkie możliwości wszechstronnego zastosowania. Prawda, że magnetyczna lewitacja nie będzie wykonywana metodami magicznymi, ale przy użyciu dość konkretnych osiągnięć fizyki, a mianowicie sekcji badającej pola magnetyczne i wszystkiego z nimi powiązanego.

Bardzo mała teoria

Wśród osób dalekich od nauki uważa się, że magnetyczna lewitacja jest prowadzonym lotem magnesu. W praktyce termin ten oznacza pokonanie obiektu grawitacyjnego za pomocą pola magnetycznego. Jedną z jej cech jest ciśnienie magnetyczne, które jest używane do "walki" z ciężarem ziemi.

Po prostu, gdy grawitacja pociągnie przedmiot w dół, ciśnienie magnetyczne jest skierowane w taki sposób, że popycha go w kierunku przeciwnym do góry. Tak więc następuje lewitacja magnesu. Trudność w realizacji teorii jest taka, że pole statyczne jest niestabilne i nie koncentruje się w danym punkcie, więc nie może być skuteczne, aby wytrzymać przyciąganie. Dlatego wymagane są elementy pomocnicze, które dają dynamiczną stateczność pola magnetycznego, tak że zjawisko lewitacji magnesu było zjawiskiem normalnym. Jako stabilizatory dla niego stosuje się różne techniki. Najczęściej – prąd elektryczny przez nadprzewodniki, ale są inne zmiany w tej dziedzinie.

Techniczna lewitacja

Właściwie odmiana magnetyczna odnosi się do bardziej rozbudowanego terminu pokonywania siły przyciągania grawitacyjnego. Tak więc techniczna lewitacja: przegląd metod (bardzo krótki).

Z technologią magnetyczną wydaje się, że trochę się posortuje, ale nadal jest metoda elektryczna. W przeciwieństwie do pierwszej, druga może być użyta do manipulowania produktami z różnych materiałów (w pierwszym przypadku – tylko namagnesowanym), a nawet dielektryków. Również podzielona jest elektrostatyczna i elektrodynamiczna lewitacja.

Możliwość obecności cząstek pod wpływem światła w celu wykonania ruchu była przewidywana przez Keplera. I istnienie nacisku światła zostało udowodnione przez Lebiediewa. Ruch cząstki w kierunku źródła światła (lewitacja optyczna) nazywa się pozytywną fotoforetą iw przeciwnym kierunku – ujemną.

Levitation aerodynamiczny, różny od optycznego, jest dość powszechnie stosowany w technologiach dnia dzisiejszego. Nawiasem mówiąc, "poduszka" jest jedną z jej odmian. Najprostsza poduszka powietrzna jest bardzo łatwa do uzyskania – na podłożu znajduje się wiele otworów i sprężone powietrze jest wydmuchiwane przez nie. W tym przypadku podnośnik powietrzny równoważy masę obiektu i unosi się w powietrzu.

Ostatnia metoda znana obecnie jako nauka polega na lewitacji za pomocą fal akustycznych.

Jakie są przykłady lewitacji magnetycznej?

Fantasystowie marzyli o przenośnych urządzeniach o rozmiarach plecaka, które mogłyby "lewitować" osobę we właściwym kierunku z dużą prędkością. Nauka dotąd prowadziła inną drogę, bardziej praktyczną i wykonalną – powstał pociąg, poruszający się przy pomocy levitation magnetycznego.

Historia super-pociągów

Po raz pierwszy wynalazca (a nawet opatentowany) wynalazca złożony z silnika liniowego został złożony przez niemieckiego wynalazcę inżyniera Alfreda Zane'a. To było w 1902 roku. Po tym rozwoju zawieszenia elektromagnetycznego i pociągu wyposażonego w niego pojawiły się z godną pozazdroszczenia regularnością: w 1906 roku Franklin Scott Smith zaproponował inny prototyp, w latach 1937-1941. Szereg patentów na ten sam temat otrzymał Hermann Kemper, a trochę później Brytyjczyk Eric Lazweit stworzył prototyp roboczy pełnokolitego silnika. W latach sześćdziesiątych brał także udział w rozwoju Tracked Hovercraft, który miał zostać najszybszym pociągiem, ale nie, ponieważ brak finansowania w 1973 r. Został zamknięty.

Zaledwie sześć lat później, w Niemczech, zbudowano magnetyczny pociąg poduszkowy, który uzyskał licencję na transport pasażerski. Tor testowy w Hamburgu miał długość mniejszej niż jeden kilometr, ale sam pomysł zainspirował społeczeństwo tak bardzo, że pociąg działał nawet po zamknięciu wystawy, udając się w ciągu trzech miesięcy do transportu 50 tysięcy osób. Jego szybkość, według nowoczesnych standardów, nie była tak duża – tylko 75 km / h.

Nie była to wystawa, ale komercyjna maglev (nazywana pociągiem używającym magnesu) została przetransportowana między lotnisko w Birmingham a dworzec kolejowy od 1984 roku i trwała przez 11 lat. Długość trasy była jeszcze mniejsza, zaledwie 600 m, a nad płótnem pociąg podniesiony o 1,5 cm.

Wersja japońska

W przyszłości pociągnęło za sobą emocje pociągów na magnetycznej poduszce w Europie. Jednak pod koniec 90. roku byli aktywnie zainteresowani takiemu krajem o wysokiej technologii, jak Japonia. Na jego terytorium znajduje się już kilka długich tras, nad którymi maglev latają, używając zjawiska, takiego jak magnetyczna lewitacja. Ten kraj jest także właścicielem szybkich rejestrów, wyznaczonych przez te pociągi. Ostatni z nich wykazał ograniczenie prędkości przekraczające 550 km / h.

Dalsze perspektywy użytkowania

Z jednej strony maglevy są atrakcyjne dla ich szybkiego ruchu: według obliczeń teoretyków mogą one być rozproszone w najbliższej przyszłości do 1000 km na godzinę. Wszakże są one aktywowane przez levitation magnetyczne, a tylko opór powietrza spowalnia. Dlatego też, maksymalne aerodynamiczne kontury kompozycji znacznie redukują jego działanie. Ponadto, ze względu na fakt, że nie dotykają szyn, zużycie takich pociągów jest bardzo powolne, co jest ekonomicznie opłacalne.

Kolejny plus – redukcja efektu hałasu: magnesy poruszają się niemal w milczeniu w porównaniu do tradycyjnych pociągów. Premia jest również wykorzystaniem w nich energii elektrycznej, która pomaga zmniejszyć szkodliwy wpływ na naturę i atmosferę. Ponadto pociąg na magnetycznej poduszce jest w stanie przezwyciężyć strome stoki, co eliminuje konieczność układania torów kolejowych omijających wzgórza i zejście.

Zastosowanie w energetyce

Równie interesującym kierunkiem praktycznym może być szerokie zastosowanie łożysk magnetycznych w kluczowych częściach mechanizmów. Ich instalacja rozwiązuje poważny problem zużycia surowca.

Jak wiadomo, łożyska klasyczne zużywa się dość szybko – stale doświadczają dużych obciążeń mechanicznych. W niektórych obszarach potrzeba wymiany tych części oznacza nie tylko dodatkowe koszty, ale także duże ryzyko dla osób obsługujących mechanizm. Łożyska magnetyczne są wielokrotnie dłuższe, dzięki czemu ich zastosowanie jest bardzo przydatne w ekstremalnych warunkach. W szczególności w energetyce jądrowej, technologiach wiatrowych lub przemyśle, w połączeniu z wyjątkowo niską lub wysoką temperaturą.

Samoloty

W kwestii jak wdrożyć magnetyczną lewitację powstaje rozsądne pytanie: czy wreszcie będzie wyprodukowany i prezentowany pełnoprawny samolot do postępującej ludzkości, w którym lewitacja będzie używana w ruchu magnetycznym? Wszakże istnieją pośrednie dowody na istnienie takich "UFO". Weźmy na przykład indyjskie "vimans" z najstarszej ery, lub dyskoteka Hitlera, która jest już bliżej nas w stosunku czasowym, używając między innymi metod elektromagnetycznych do organizowania siły podnoszącej. Zachowane są rysunki, a nawet zdjęcia istniejących modeli są zachowane. Kwestia pozostaje otwarta: jak przetłumaczyć wszystkie te pomysły na rzeczywistość? Ale poza niezbyt żywymi prototypami, nowi wynalazcy jeszcze nie zaczęli pracować. Może to zbyt poufne informacje?