Magnetic levitation - kung ano ito at kung paano ito posible

Ang salitang "levitation" ay nagmula sa Ingles na "levitate" - upang magbabad, upang tumaas sa hangin. Iyon ay, ang pagpapawalang-sala ay ang pagtagumpayan ng bagay ng grabidad kapag sumasabay ito at hindi hawakan ang suporta, nang walang pagtanggi mula sa hangin, nang hindi gumagamit ng jet propulsion. Mula sa punto ng pananaw ng pisika, ang pagtatapos ay isang matatag na posisyon ng isang bagay sa isang larangan ng gravitational, kapag ang gravity ay nabayaran at mayroong isang pagpapanumbalik na puwersa na nagbibigay ng bagay na may katatagan sa espasyo.

Sa partikular, ang magnetic levitation ay ang teknolohiya ng pag-aangat ng isang bagay gamit ang magnetic field, kung ang magnetic na pagkilos sa isang bagay ay ginagamit upang mabayaran ang pagbilis ng grabidad o anumang iba pang pagpabilis. Ito ay tungkol sa magnetic levitation na tatalakayin sa artikulong ito.

Ang magnetikong pagpapanatili ng isang bagay sa isang estado ng matatag na balanse ay maaaring natanto sa maraming paraan. Ang bawat isa sa mga pamamaraan ay may sariling mga kakaiba, at ang mga pag-aangkin ay maaaring gawin sa bawat isa, tulad ng "hindi ito tunay na pagkakasunud-sunod!", At sa gayon ito ay magiging. Ang tunay na pagpapaubaya sa dalisay na anyo nito ay hindi matatamo.

Kaya, pinapatunayan ng teorema ng Earnshaw na, gamit lamang ang mga ferromagnets, imposibleng mahigpit na hawakan ang isang bagay sa larangan ng gravitational. Ngunit sa kabila nito, sa tulong ng mga mekanismo ng servo, diamagnetics, superconductors at eddy kasalukuyang mga system, posible na makamit ang isang pagkakatulad ng pagkalugi kapag ang ilang mekanismo ay tumutulong sa bagay na mapanatili ang balanse kapag ito ay itinaas sa itaas ng suporta ng magnetic force. Gayunpaman, una ang mga bagay.

Elektromagnetiko paglalaan kasama ang sistema ng pagsubaybay

Ang paglalapat ng isang circuit batay sa isang electromagnet at isang relay ng larawan, maaari mong pilitin ang pagtanggal ng mga maliliit na bagay ng metal. Ang item ay lumulutang sa hangin sa ilang distansya mula sa electromagnet na naayos sa rack. Ang electromagnet ay tumatanggap ng kapangyarihan hanggang sa ang photocell na naka-mount sa rack ay natakpan ng isang papataas na bagay, hanggang sa makuha ang sapat na ilaw mula sa isang nakapirming mapagkukunan ng kontrol, na nangangahulugang ang bagay ay dapat na mahila.

Kapag ang bagay ay sapat na nakataas, ang electromagnet ay nakabukas, dahil sa sandaling ito ang anino mula sa bagay na inilipat sa espasyo ay nahuhulog sa photocell, na humaharang sa ilaw ng pinagmulan. Ang bagay ay nagsisimula na mahulog, ngunit walang oras upang mahulog, dahil ang electromagnet ay nakabukas muli. Kaya, sa pamamagitan ng pag-aayos ng sensitivity ng relay ng larawan, makakamit mo ang isang epekto kung saan ang bagay ay kahit papaano ay mag-hang sa isang lugar sa hangin.

Sa katunayan, ang bagay ay patuloy na bumabagsak, pagkatapos ay muling itinaas ng electromagnetic. Ito ay lumiliko ang ilusyon ng pagpapalaglag. Ang prinsipyong ito ay batay sa gawain ng "levitating globes" - sa halip hindi pangkaraniwang mga souvenir, kung saan nakakabit ang isang magnetic plate sa mundo, kung saan nakikitungo ang isang electromagnet, na nakatago sa isang panindigan, nakikipag-ugnay.

Diamagnetic levitation

Ang lead lead mula sa isang simpleng lapis ay isang diamagnet, iyon ay, isang sangkap na na-magnetize laban sa isang panlabas na larangan ng magnetic. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang magnetic field ay ganap na lumipat mula sa materyal ng diamagnet, halimbawa, ang grapong lead ay may mataas na pagkamaramdamang magneto, at nagsisimula na lumubog sa itaas ng mga neodymium magnet kahit sa temperatura ng silid.

Para sa katatagan ng epekto, ang mga magnet ay dapat na staggered (magnet pole), kung gayon ang grapayt ng gripo ay hindi madulas mula sa "magnetic trap" at mawawala.

Ang isang bihirang-lupa na magnet na may isang induction na lamang ng 1 T ay maaaring mag-hang sa pagitan ng mga plate ng bismuth, at sa isang magnetic field na may isang induction na 11 T, ang "pagkukusa" ng isang maliit na magnet na neodymium ay maaaring maging matatag sa pagitan ng mga daliri, dahil ang mga kamay ng tao ay isang diamagnet, tulad ng tubig.

Ang isang medyo laganap na karanasan sa isang nagpapalabas na palaka ay kilala. Ang hayop ay maingat na inilalagay sa ibabaw ng isang pang-akit, na lumilikha ng isang magnetic induction na higit sa 16 T, at ang palaka, na nagpapakita ng mga diamagnetic na katangian, talagang nag-freeze sa hangin sa isang maikling distansya mula sa magnet.

Ang pagbabayad ng magneto sa isang superconductor (Meissner effect)

Ang yttrium-barium-copper oxide plate ay pinalamig sa temperatura ng likidong nitrogen. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang plato ay nagiging superconductor. Kung naglalagay ka ngayon ng isang neodymium magnet sa isang stand sa itaas ng plato, at pagkatapos ay bunutin ang stand mula sa ilalim ng magnet, pagkatapos ang magnet ay mag-hang sa hangin - ito ay magbawas.

Kahit na ang isang maliit na magnetic induction ng pagkakasunud-sunod ng 1 mT ay sapat na para sa magnet, kapag inilagay sa plato, upang tumaas ng ilang milimetro sa itaas ng cooled high-temperatura superconductor. Ang mas mataas na induction ng magnet, mas mataas ang pagtaas nito.

Ang punto dito ay ang isa sa mga pag-aari ng isang superconductor ay ang pagpapatalsik ng magnetic field mula sa superconducting phase, at ang pang-akit, na nagtatanggal mula sa magnetic field na ito ng kabaligtaran na direksyon, lumulutang at nagpapatuloy na lumubog sa itaas ng cooled superconductor hanggang sa umalis sa estado ng superconductor.

Eddy Kasalukuyang Levitimo

Ang mga alon ng eddy (Foucault currents) na sapilitan sa pamamagitan ng pag-alternate ng mga magnetic field sa napakalaking conductors ay nakakapagtago din ng mga bagay sa isang estado na nagpapawalang-bisa. Halimbawa, ang isang alternating kasalukuyang coil ay maaaring mag-levulate sa isang sarado na singsing na aluminyo, at isang aluminyo disk ang mag-hover sa itaas ng isang alternating kasalukuyang coil.

Ang paliwanag dito ay: ayon sa batas ni Lenz, ang kasalukuyang sapilitan sa disk o sa singsing ay lilikha ng tulad ng isang magnetic field na ang direksiyon nito ay hahadlang sa sanhi nito, iyon ay, sa bawat panahon ng paghahalili ng kasalukuyang mga pag-oscillation sa inductor, isang magnetic field ng kabaligtaran na direksyon ay mapupukaw sa napakalaking conductor . Kaya, ang isang napakalaking conductor o coil ng isang angkop na hugis ay maaaring mag-levulate sa lahat ng oras habang ang alternating kasalukuyang ay nasa.

Ang isang katulad na mekanismo ng pagpapanatili ay nangyayari kapag neodymium magnet bumagsak sa loob ng isang pipe ng tanso - ang magnetic field ng sapilitan na eddy currents ay nakadirekta sa tapat ng magnetic field ng magnet.