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磁悬浮原理及技术实验

2020-02-22
来源:与非网

  磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说,排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。

  磁悬浮列车上装有电磁体,铁路底部则安装线圈。通电后,地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同,两者“同性相斥”,排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈,交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用,使列车前进。列车头的电磁体(N 极)被轨道上靠前一点的电磁体(S 极)所吸引,同时被轨道上稍后一点的电磁体(N 极)所排斥——结果是一“推”一“拉”。磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙(一般为 1—10cm),因此运行安全、平稳舒适、无噪声,可以实现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达 35 年,而普通轮轨列车只有 20—25 年。磁悬浮列车路轨的寿命是 80 年,普通路轨只有 60 年。此外,磁悬浮列车启动后 39 秒内即达到最高速度,5 月 23 号,时速 600 公里磁悬浮列车在青岛下线。

  磁悬浮列车利用“同性相斥,异性相吸”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约 1 厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。

  磁悬浮列车是什么?

  磁悬浮列车是一种轨道交通工具。采用电磁力,让列车和轨道无接触。“距离产生美”后产生悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。

  列车与轨道的关系除了“距离产生美”之外,还有一个“爱的抱抱”,这是指列车是抱住铁轨运行的,就像这样。采用抱轨技术,可以有效避免列车脱轨,可以说是“永不出轨”了。

  磁悬浮小实验原理图解

  现在我们用一支普通铅笔,想让笔在空气中悬浮还要借助一样道具——磁铁。那么磁铁真的能够实现笔悬浮在空中吗?

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  首先,准备一个固定磁铁和铅笔的塑料架子。把 4 块磁铁分别放进塑料板的四个孔里固定,另外 2 块磁铁分别套在铅笔上,用胶布缠在铅笔上卡住磁铁,磁铁就固定住了。

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  接下来,将装了磁铁圈的铅笔平放在磁铁架的上端,尝试让铅笔悬浮,但是排斥力很明显,铅笔被相吸的力一直拽着往外跑,而且吸力非常大。而经过几次尝试调整,找到了平衡点,铅笔终于悬浮了起来,非常的神奇。

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  在这个实验中,架子上的挡板是为了让笔不偏离平衡位置而存在的,6 块磁铁都是同极,而且也保持在同一个水平面上,也就实现了同性相斥的原理。其实,利用磁铁同性相斥的原理,还可以让很多东西达到悬浮。不管是小小的铅笔芯还是大的马克笔都可以实现悬浮。在我们的生活中,更炫酷的就是磁悬浮列车,它就是应用了这种原理。由于车身与轨道中都有磁铁,磁力相斥就使列车悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此对其产生阻力的只有空气,所以磁悬浮列车可以行驶的非常快。

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  通过以上介绍相信您已经了解了什么是磁悬浮?磁悬浮技术原理及实验原理,目前,中国中车已制定未来四年 600 公里磁浮样车运用考核计划,中国中车人士透露,2019 年 10 月前完成试验样机静态低速联调及优化,试验线建设及工艺准备;2020 年 11 月前完成试验平台建设,5 列编组列车及系统工程化样机研制,调试线路及设备;2022 年 6 月前完成试验线立项、建设,完成高速考核。高速磁浮列车走进我们的生活,可谓是近在咫尺。让我们共同期待!


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