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磁悬浮,亦作磁浮,是一种利用磁的吸力和排斥力来使物件在空中浮动,而不依靠其他外力的方法。透过利用电磁力来对抗引力,可以使物件不受引力束缚,从而自由浮动。 | 磁悬浮,亦作磁浮,是一种利用磁的吸力和排斥力来使物件在空中浮动,而不依靠其他外力的方法。透过利用电磁力来对抗引力,可以使物件不受引力束缚,从而自由浮动。 | ||
− | 磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。 | + | 磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理<ref>[http://guba.eastmoney.com/news,600859,662169814.html 1922年,德国人赫尔曼·肯佩尔提出电磁悬浮构想。1934年申请获得磁悬浮列车的],股吧,2017-6-28</ref> ,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。 |
==磁悬浮的稳定性== | ==磁悬浮的稳定性== | ||
− | 早在1842年,数学家塞缪尔·恩肖发表过一篇论文,用数学方法证明若单靠宏观的静态古典电磁力,磁悬浮是不可能实现的。后世人称呼这项证明作恩绍定理(Earnshaw’s theorem)。这是因为在物件上所承受的各种合力,包括了引力、静电场及静磁场会使物件变得很不稳定。不过,若打破此定理的假设条件的话,我们反而可以有多种方法利用这些合力来使物件悬浮,这些方法包括电子稳流器或抗磁性物质的利用。 | + | 早在1842年,数学家塞缪尔·恩肖发表过一篇论文,用数学方法证明若单靠宏观的静态古典电磁力,磁悬浮是不可能实现的。后世人称呼这项证明作恩绍定理(Earnshaw’s theorem)<ref>[http://www.360doc.com/content/17/1224/17/37583807_715908224.shtml 磁悬浮陀螺运动研究领域中的尚方宝剑——恩绍定理],个人图书馆,2017-12-24</ref> 。这是因为在物件上所承受的各种合力,包括了引力、静电场及静磁场会使物件变得很不稳定。不过,若打破此定理的假设条件的话,我们反而可以有多种方法利用这些合力来使物件悬浮,这些方法包括电子稳流器或抗磁性物质的利用。 |
==原理== | ==原理== |
於 2020年3月27日 (五) 13:41 的修訂
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·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理[1],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懸浮運輸系統的開發。
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。
原理
磁懸浮技術的系統,是由轉子、傳感器、控制器和執行器4部分組成,其中執行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設在參考位置上,轉子受到一個向下的擾動,就會偏離其參考位置,這時傳感器檢測出轉子偏離參考點的位移,作為控制器的微處理器將檢測的位移變換成控制信號,然後功率放大器將這一控制信號轉換成控制電流,控制電流在執行磁鐵中產生磁力,從而驅動轉子返回到原來平衡位置。因此,不論轉子受到向下或向上的擾動,轉子始終能處於穩定的平衡狀態。
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:
- 電磁力懸浮(EMS)
- 電動力懸浮(EDS)及
- 未來的Inductrack(永磁力EDS)技術。
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,這被稱為假性懸浮。
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。
參考文獻
- ↑ 1922年,德國人赫爾曼·肯佩爾提出電磁懸浮構想。1934年申請獲得磁懸浮列車的,股吧,2017-6-28
- ↑ 磁懸浮陀螺運動研究領域中的尚方寶劍——恩紹定理,個人圖書館,2017-12-24