Magnetická levitace

Magnetická levitace je technologie, metoda zvedání předmětu pouze pomocí magnetického pole . Magnetický tlak se používá ke kompenzaci gravitačního zrychlení nebo jakýchkoli jiných zrychlení.

Earnshawův teorém říká, že při použití pouze feromagnetik není možné udržet objekt v gravitačním poli stabilním způsobem . Přesto je levitace možná pomocí servomechanismů, diamagnetů, supravodičů a systémů s vířivými proudy .

V některých případech je zvedací síla zajištěna magnetickou levitací, ale existuje mechanická podpora, která poskytuje stabilitu. V těchto případech se jev nazývá pseudolevitace .

Magnetická levitace se používá v maglevech , magnetických ložiskách a displejích produktů.

Způsoby implementace magnetické levitace

  1. S permanentním magnetem
  2. Pomocí elektromagnetu
  3. Použití supravodivého magnetu [1]

Hlavní typy magnetické levitace

  1. S pomocí elektromagnetických systémů
  2. S pomocí elektrodynamických systémů [1]

Zvedací síla

Magnetické materiály a systémy jsou schopny se navzájem přitahovat nebo odpuzovat silou v závislosti na magnetickém poli a povrchu magnetu. Z toho vyplývá, že lze určit magnetický tlak .

Magnetický tlak magnetického pole supravodiče se vypočítá podle vzorce:

kde je síla na jednotku povrchu v Pascalech , je magnetická indukce na supravodiči v Teslas , a = 4π×10 −7  N·A −2 je magnetická permeabilita vakua . [2]

Udržitelnost

Statické

Statická stabilita znamená, že jakékoli posunutí z rovnovážného stavu způsobí, že čistá síla zatlačí objekt zpět do rovnovážného stavu.

Earnshawův teorém nakonec dokázal, že není možné levitovat objekt pouze pomocí statických makroskopických magnetických polí. Síly působící na jakýkoli paramagnet v jakékoli kombinaci s gravitačními , elektrostatickými a magnetostatickými silami způsobí, že poloha objektu bude přinejlepším nestabilní kolem jedné osy, a to může poskytnout nestabilní rovnováhu kolem všech os. Existuje však několik možností, jak levitaci uskutečnit, na příkladu elektronické stabilizace nebo diamagnetů (protože magnetická permeabilita je menší [3] ) lze ukázat, že diamagnetické materiály jsou stabilní alespoň kolem jedné osy a mohou být stabilní kolem všech sekery. Vodiče mají relativní propustnost pro jeho střídavé magnetické pole, takže některé konfigurace využívající magnety napájené střídavým proudem jsou samy o sobě stabilní.

Dynamický

Dynamická stabilita se projevuje v případech, kdy je levitující systém schopen potlačit jakýkoli možný vibrační pohyb.

Magnetická pole jsou konzervativní síly , a proto v zásadě nemohou mít zabudovanou metodu potlačení. Ve skutečnosti má mnoho levitačních schémat nedostatečné potlačení. [4] Mohou tedy existovat vibrace a vyvést objekt z rovnovážné zóny.

Potlačení pohybu se provádí několika způsoby:

Použití

Magnetická levitační vozidla

Maglev neboli magnetická levitace je způsob dopravy, který pomocí magnetické levitace zavěšuje, vede a pohání vozidla, zejména vlaky. Tato metoda je rychlejší a tišší než použití kola.

Maximální rychlost maglevu byla zaznamenána v Japonsku v roce 2003 [5] a byla 581 km/h, což je o 6 km/h rychleji než rekord TGV .

Na začátku roku 2017 byl jediným komerčně provozovaným magnetickým levitačním vlakem na světě Šanghajský maglev [6] .

Magnetická ložiska

Poznámky

  1. ↑ 1 2 časopis "Technologie v elektronickém průmyslu" č. 6 2007. Technická levitace: přehled metod. . Staženo 10. 1. 2018. Archivováno z originálu 11. 1. 2018.
  2. ↑ Přednáška 19 MIT 8.02 Elektřina a magnetismus, jaro 2002
  3. ↑ Braunbeck, W. Volné zavěšení těles v elektrických a magnetických polích, Zeitschrift für Physik, 112, 11, s. 753-763 (1939)
  4. ↑ Přehled dynamické stability systémů odpružení Maglev s odpudivou silou – Y. Cai a DMRote
  5. ↑ Japonský magnetický vlak vytvořil nový světový rekord | světové novinky | The Guardian . Datum přístupu: 30. ledna 2013. Archivováno z originálu 6. února 2013.
  6. ↑ „Vysokorychlostní útěk jako žádný jiný“ . Datum přístupu: 28. ledna 2017. Archivováno z originálu 27. ledna 2017.

Odkazy