Levitație magnetică

Levitația magnetică este o tehnologie, o metodă de ridicare a unui obiect numai cu ajutorul unui câmp magnetic . Presiunea magnetică este utilizată pentru a compensa accelerația gravitațională sau orice alte accelerații.

Teorema lui Earnshaw afirmă că, folosind doar feromagneți , nu este posibil să țineți un obiect într-un câmp gravitațional într-o manieră stabilă . În ciuda acestui fapt, cu ajutorul servomecanismelor, diamagneților, supraconductorilor și sistemelor cu curenți turbionari , este posibilă levitația.

În unele cazuri, forța de ridicare este asigurată de levitația magnetică, dar există un suport mecanic care conferă stabilitate. În aceste cazuri, fenomenul se numește pseudo-levitație .

Levitația magnetică este utilizată în maglevs , rulmenți magnetici și afișaje de produse.

Modalități de implementare a levitației magnetice

  1. Cu magnet permanent
  2. Folosind un electromagnet
  3. Folosind un magnet supraconductor [1]

Principalele tipuri de levitație magnetică

  1. Cu ajutorul sistemelor electromagnetice
  2. Cu ajutorul sistemelor electrodinamice [1]

Forța de ridicare

Materialele și sistemele magnetice sunt capabile să se atragă sau să se respingă reciproc cu o forță în funcție de câmpul magnetic și de suprafața magnetului. Rezultă că presiunea magnetică poate fi determinată .

Presiunea magnetică a câmpului magnetic al unui supraconductor se calculează prin formula:

unde este forța pe unitatea de suprafață în pascali , este inducția magnetică peste supraconductor în Teslas și = 4π×10 −7  N·A −2 este permeabilitatea magnetică în vid . [2]

Sustenabilitate

Static

Stabilitatea statică înseamnă că orice deplasare din starea de echilibru face ca forța netă să împingă obiectul înapoi în starea de echilibru.

Teorema lui Earnshaw a demonstrat în cele din urmă că este imposibil să levitați un obiect folosind doar câmpuri magnetice macroscopice statice. Forțele care acționează asupra oricărui paramagnet în orice combinație cu forțele gravitaționale , electrostatice și magnetostatice vor face poziția obiectului în cel mai bun caz instabilă în jurul unei axe, iar acest lucru poate oferi un echilibru instabil asupra tuturor axelor. Cu toate acestea, există mai multe posibilități de a face levitația reală, folosind exemplul stabilizării electronice sau a diamagneților (deoarece permeabilitatea magnetică este mai mică [3] ) se poate demonstra că materialele diamagnetice sunt stabile pe cel puțin o axă și pot fi stabile pe toate. topoare. Conductorii au o permeabilitate relativă la câmpurile magnetice alternative ale acestuia din urmă, astfel încât unele configurații care folosesc magneți alimentați cu curent alternativ sunt stabile singure.

Dinamic

Stabilitatea dinamică se manifestă în cazurile în care sistemul de levitare este capabil să suprime orice posibilă mișcare vibrațională.

Câmpurile magnetice sunt forțe conservatoare și, prin urmare, în principiu, nu pot avea o metodă încorporată de suprimare. De fapt, multe scheme de levitație au o suprimare insuficientă. [4] Astfel, vibrațiile pot exista și scoate obiectul din zona de echilibru.

Suprimarea mișcării se realizează în mai multe moduri:

Utilizare

Vehicule cu levitație magnetică

Maglev , sau levitația magnetică , este o metodă de transport care suspendă, ghidează și propulsează vehiculele, în principal trenuri, folosind levitația magnetică. Această metodă este mai rapidă și mai silențioasă decât utilizarea roții.

Viteza maximă a unui maglev a fost înregistrată în Japonia în 2003 [5] și a fost de 581 km/h, ceea ce este cu 6 km/h mai rapid decât recordul TGV .

La începutul anului 2017 , singurul tren cu levitație magnetică operat comercial din lume este maglev-ul Shanghai [6] .

Rulmenți magnetici

Note

  1. ↑ 1 2 revista „Tehnologii în industria electronică” Nr. 6 2007. Levitația tehnică: o trecere în revistă a metodelor. . Preluat la 10 ianuarie 2018. Arhivat din original la 11 ianuarie 2018.
  2. ↑ Cursul 19 MIT 8.02 Electricitate și magnetism, primăvara 2002
  3. ↑ Braunbeck, W. Suspensie liberă a corpurilor în câmpuri electrice și magnetice, Zeitschrift für Physik, 112, 11, pp753-763 (1939)
  4. ↑ O revizuire a stabilității dinamice a sistemelor de suspensie Maglev cu forță de repulsie - Y. Cai și DMRote
  5. ↑ Trenul magnetic japonez stabilește un nou record mondial | știri mondiale | The Guardian . Data accesului: 30 ianuarie 2013. Arhivat din original pe 6 februarie 2013.
  6. ↑ „O evadare de mare viteză ca nimeni altul” . Data accesului: 28 ianuarie 2017. Arhivat din original pe 27 ianuarie 2017.

Link -uri