漂浮的磁悬浮列车

来源:科普中国-科学原理一点通 作者: 时间:2022/04/01

  如今各种交通工具发展迅速,除了让人惊叹的高铁外,最令人关注的应该是磁悬浮列车了。它到底是怎么浮起来的?是人们好奇的焦点。 

  有关磁悬浮技术的研究出现的很早,起源于德国,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。20世纪70年代以后,很多国家为适应经济发展需要,提高交通运输能力成为不可或缺的一部分。德国、日本等国家相继开始对磁悬浮运输系统进行开发。我国第一辆磁悬浮列车于2003年在上海开始运营,标志着我国成为世界上第三个掌握磁悬浮技术的国家。 

   

  

  磁悬浮的基本原理就是利用同性相斥、异性相吸的电磁原理让磁铁对抗地心引力,从而使车辆悬浮起来然后利用电磁力引导推动列车前行。所以磁悬浮列车需要在车体和轨道上做到与众不同。在具体的操作流程中,要想使车辆真的悬浮起来,工作人员需要在列车车厢的底部安装超导磁体在列车行进的路面轨道上埋设许多闭合矩形铝环,借此构成磁悬浮列车的轨道“铝轨”,所以它也需要轨道。当列车行进时,超导磁体相对于铝环运动,并在铝环中感应出强大的电流,由于电流的磁效应,这电流形成极强的磁场。铝环产生的磁场与列车上的超导磁体的磁场方向是相反的,因此产生斥力向上的推力与车辆重力平衡时,车辆就可以悬浮在轨道上方。因此,磁悬浮列车改变了传统火车“贴地”行驶的方式,它的存在使车体完全脱离轨道创造了近乎腾空行驶的空间飞行奇迹 

   

  列车在行驶过程中,与轨道之间保持了一厘米左右的距离,和轨道处于一种“若即若离”的状态。由于避免了与轨道的直接接触,没有了轮和轨道的摩擦,行驶速度得到了大大提高。磁悬浮列车的最高时速可达500 km以上,而现代高速列车的运营时速只是300km左右,如果想要更快一点的话,在经济角度(磨损太大)和环保角度(噪声太高)都面临着很大的障碍。例如从”0”提速到“300”km/h ,磁悬浮列车只要2分钟和5 km长的“跑道”,而高速列车则需要8分钟和30 km长的“跑道”。 

  除速度优势之外,磁悬浮列车还有很多其他列车所不具备的优点:可靠性大、维修简便、成本低;能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一;噪声还很小,当磁悬浮列车的时速达300 km以上时,产生的噪音分贝只有65dB,仅相当于一个人大声地说话,比汽车驶过的声音还小;无污染,因为它以电为动力,所以在轨道沿线不会排放废气,是一种名副其实的绿色交通工具。 

  因此,磁悬浮列车无论是在速度上,还是其他方面,都具备很多的优点,发展前景很可观。在未来,磁悬浮列车技术也许会克服更多的技术难关,达到普及。 

  本文由山东省威海市凤林学校二级教师刘欢进行科学性把关。 

漂浮的磁悬浮列车

来源:科普中国-科学原理一点通 作者: 时间:2022/04/01

  如今各种交通工具发展迅速,除了让人惊叹的高铁外,最令人关注的应该是磁悬浮列车了。它到底是怎么浮起来的?是人们好奇的焦点。 

  有关磁悬浮技术的研究出现的很早,起源于德国,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。20世纪70年代以后,很多国家为适应经济发展需要,提高交通运输能力成为不可或缺的一部分。德国、日本等国家相继开始对磁悬浮运输系统进行开发。我国第一辆磁悬浮列车于2003年在上海开始运营,标志着我国成为世界上第三个掌握磁悬浮技术的国家。 

   

  

  磁悬浮的基本原理就是利用同性相斥、异性相吸的电磁原理让磁铁对抗地心引力,从而使车辆悬浮起来然后利用电磁力引导推动列车前行。所以磁悬浮列车需要在车体和轨道上做到与众不同。在具体的操作流程中,要想使车辆真的悬浮起来,工作人员需要在列车车厢的底部安装超导磁体在列车行进的路面轨道上埋设许多闭合矩形铝环,借此构成磁悬浮列车的轨道“铝轨”,所以它也需要轨道。当列车行进时,超导磁体相对于铝环运动,并在铝环中感应出强大的电流,由于电流的磁效应,这电流形成极强的磁场。铝环产生的磁场与列车上的超导磁体的磁场方向是相反的,因此产生斥力向上的推力与车辆重力平衡时,车辆就可以悬浮在轨道上方。因此,磁悬浮列车改变了传统火车“贴地”行驶的方式,它的存在使车体完全脱离轨道创造了近乎腾空行驶的空间飞行奇迹 

   

  列车在行驶过程中,与轨道之间保持了一厘米左右的距离,和轨道处于一种“若即若离”的状态。由于避免了与轨道的直接接触,没有了轮和轨道的摩擦,行驶速度得到了大大提高。磁悬浮列车的最高时速可达500 km以上,而现代高速列车的运营时速只是300km左右,如果想要更快一点的话,在经济角度(磨损太大)和环保角度(噪声太高)都面临着很大的障碍。例如从”0”提速到“300”km/h ,磁悬浮列车只要2分钟和5 km长的“跑道”,而高速列车则需要8分钟和30 km长的“跑道”。 

  除速度优势之外,磁悬浮列车还有很多其他列车所不具备的优点:可靠性大、维修简便、成本低;能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一;噪声还很小,当磁悬浮列车的时速达300 km以上时,产生的噪音分贝只有65dB,仅相当于一个人大声地说话,比汽车驶过的声音还小;无污染,因为它以电为动力,所以在轨道沿线不会排放废气,是一种名副其实的绿色交通工具。 

  因此,磁悬浮列车无论是在速度上,还是其他方面,都具备很多的优点,发展前景很可观。在未来,磁悬浮列车技术也许会克服更多的技术难关,达到普及。 

  本文由山东省威海市凤林学校二级教师刘欢进行科学性把关。