Магнитная левитация (Bgiunmugx lyfnmgenx)

Магнитная левитация — технология, метод подъёма объекта с помощью одного только магнитного поля. Магнитное давление используется для компенсации ускорения свободного падения или любых других ускорений.

Теорема Ирншоу утверждает, что, используя только ферромагнетики, невозможно устойчиво удерживать объект в гравитационном поле. Несмотря на это, с помощью сервомеханизмов, диамагнетиков, сверхпроводников и систем с вихревыми токами левитация возможна.

В некоторых случаях подъёмная сила обеспечивается магнитной левитацией, но при этом есть механическая поддержка, дающая устойчивость. В этих случаях явление называется псевдолевитация.

Магнитная левитация используется в маглевах, магнитных подшипниках и показе продукции.

Способы реализации магнитной левитации

С использованием постоянного магнита
С использованием электромагнита
С использованием сверхпроводящего магнита^[1]

Основные типы магнитной левитации

При помощи электромагнитных систем
При помощи электродинамических систем^[1]

Подъёмная сила

Магнитные материалы и системы способны притягивать или отталкивать друг друга с силой, зависящей от магнитного поля и поверхности магнита. Из этого следует, что может быть определено магнитное давление.

Магнитное давление магнитного поля сверхпроводника подсчитывается по формуле:

P_{mag}={\frac {B^{2}}{2\mu _{0}}}

где $P_{mag}$ — сила на единицу площади поверхности в Паскалях, $B$ — магнитная индукция над сверхпроводником в Теслах, и $\mu _{0}$ = 4π×10⁻⁷ Н·А⁻² — магнитная проницаемость вакуума.^[2]

Устойчивость

Статическая

Статическая устойчивость значит, что любое смещение из состояния равновесия заставляет равнодействующую силу выталкивать объект обратно в состояние равновесия.

Теорема Ирншоу окончательно доказала, что невозможно левитировать объект, используя только статичные макроскопические магнитные поля. Силы, действующие на любой парамагнетик в любой комбинации с гравитационными, электростатическими, и магнитостатическими сделают положение объекта в лучшем случае неустойчивым относительно одной оси и это может дать неустойчивое равновесие относительно всех осей. Тем не менее, существует несколько возможностей сделать левитацию реальной, на примере использования электронной стабилизации или диамагнетиков (так как Магнитная проницаемость меньше^[3]) может быть показано, что диамагнитные материалы устойчивы относительно как минимум одной оси и могут быть устойчивы относительно всех осей. Проводники имеют относительную проницаемость к переменным магнитным полям последнего, так что некоторые конфигурации, использующие магниты, работающие на переменном токе, устойчивы сами по себе.

Динамическая

Динамическая устойчивость проявляется в случаях, когда левитирующая система способна подавить любое возможное виброобразное движение.

Магнитные поля являются консервативными силами и поэтому в принципе не могут иметь встроенный способ подавления. Фактически, многие схемы левитации имеют недостаточное подавление.^[4] Таким образом, вибрации могут существовать и вывести объект за пределы зоны равновесия.

Подавление движения осуществляется несколькими способами:

внешнее механическое подавление, например лобовое сопротивление
использование вихревых токов (влияние на проводник полем)
инерционный демпфер в левитируемом объекте
электромагниты, управляемые посредством электроники

Использование

Транспорт с магнитной левитацией

Маглев, или магнитная левитация, — это способ транспортировки, который подвешивает, направляет и приводит в движение транспорт, в основном поезда, используя магнитную левитацию. Данный способ быстрее и тише, чем в случае использования колеса.

Максимальная скорость маглева была зафиксирована в Японии в 2003^[5] и составила 581 км/ч, что на 6 км/ч быстрее, чем рекорд TGV.

На начало 2017 года единственным в мире поездом на магнитной подушке, находящимся в коммерческой эксплуатации, является шанхайский маглев^[6].

Магнитные подшипники

Примечания

↑ ¹ ² журнал "Технологии в электронной промышленности" №6 2007г.. Техническая левитация: обзор методов. (неопр.) Дата обращения: 10 января 2018. Архивировано 11 января 2018 года.
↑ Lecture 19 MIT 8.02 Electricity and Magnetism, Spring 2002
↑ Braunbeck, W. Free suspension of bodies in electric and magnetic fields, Zeitschrift für Physik, 112, 11, pp753-763 (1939)
↑ A Review of Dynamic Stability of Repulsive-Force Maglev Suspension Systems- Y. Cai and D.M.Rote
↑ Japanese magnetic train sets new world record | World news | The Guardian (неопр.). Дата обращения: 30 января 2013. Архивировано 6 февраля 2013 года.
↑ «A high speed getaway like no other» (неопр.). Дата обращения: 28 января 2017. Архивировано 27 января 2017 года.

Ссылки

[автоссылка1-1] ¹ ² журнал "Технологии в электронной промышленности" №6 2007г.. Техническая левитация: обзор методов. (неопр.) Дата обращения: 10 января 2018. Архивировано 11 января 2018 года.

[2] Lecture 19 MIT 8.02 Electricity and Magnetism, Spring 2002

[3] Braunbeck, W. Free suspension of bodies in electric and magnetic fields, Zeitschrift für Physik, 112, 11, pp753-763 (1939)

[4] A Review of Dynamic Stability of Repulsive-Force Maglev Suspension Systems- Y. Cai and D.M.Rote

[5] Japanese magnetic train sets new world record | World news | The Guardian (неопр.). Дата обращения: 30 января 2013. Архивировано 6 февраля 2013 года.

[bbc_news_28_Jan_2017-6] «A high speed getaway like no other» (неопр.). Дата обращения: 28 января 2017. Архивировано 27 января 2017 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]