磁懸浮地球原理(磁懸浮地球儀百科)

磁懸浮的主要原理是利用高頻電磁場在金屬表面產(chǎn)生的渦流使球體懸浮起來。該展品的頂部有一塊磁鐵，圓形塑料框架內(nèi)的頂部有一個金屬線圈。當線圈通電時，它變成電磁體。電磁鐵和地球頂部的磁鐵相互吸引，吸引力抵消了地球本身。重力使它漂浮起來。

原理比較簡單，但很難達到展品所示的效果。

難點一：如何改變磁力的大?。?/p>

因為展品打開后，巨大的球體到達指定位置后會慢慢升起并懸停。這一舉動可以理解為：既不改變懸浮物體的質(zhì)量、磁鐵的大小、線圈匝數(shù)等硬件設(shè)施，也不利用人力、物力的支持來使球體向上移動。那么就只有一件事可以大驚小怪了：電流輸出的強度。為了直觀地理解“輸出電流可以改變電磁鐵磁力大小”，我設(shè)計了如下實驗：

準備一個鐵釘，一根電線，3組輸出功率相同或2組輸出功率相差很大的電池，一盒小鐵釘，一個開關(guān)。實驗的思路是模仿下圖，制作一個電磁鐵，然后增減電池的數(shù)量來吸附鐵釘，或者先用低功率的電池組來吸附鐵釘然后換以高功率電池組來吸收鐵釘，這樣實驗數(shù)據(jù)的對比最為明顯。最后可以得出結(jié)論：“輸出電流的大小可以決定電磁鐵磁力的大小”。那么難度1就可以輕松解決了，只需要改變電流即可！這樣對嗎？

接下來是難點二：如何實現(xiàn)展品所需的電流可控性？

不改變硬件就無法改變電流的大小，所以所需的硬件設(shè)施至少要有振鏡、可變電阻、控制芯片等輔助。檢流計測量電流的大小，由控制芯片決定。增大和減小電流值，最后用可變電阻來實現(xiàn)。以上是解決困難2的基本對策。

相信聽完我對這個展品的詳細講解，你一定會想：“這個展品看起來并不復(fù)雜，但實際上有這么復(fù)雜嗎？”說實話，這不是我想聽到的。這個解釋只是想讓大家知道，任何好的科學想法都必須有技術(shù)的支持才能取得成果。

拓展與延伸：

其實現(xiàn)實生活中應(yīng)用磁浮技術(shù)的產(chǎn)品不計其數(shù)，但要說最具代表性的，那就是——號磁浮列車了。

磁懸浮列車是如何懸浮的？根據(jù)磁浮列車所用電磁鐵的類型，可分為常導(dǎo)吸引型和超導(dǎo)斥力型兩類。

常導(dǎo)磁吸式（EMS）采用安裝在車輛兩側(cè)轉(zhuǎn)向架上的常導(dǎo)電磁鐵（懸浮電磁鐵）和鋪設(shè)在線路導(dǎo)軌上的磁鐵。磁場產(chǎn)生的吸引力使車輛懸浮。車輛與軌道表面之間的間隙與吸引力成反比。為了保證這種懸浮的可靠性和列車的平穩(wěn)運行，并使直線電機具有更高的功率，必須精確控制電磁鐵中的電流，使磁場保持穩(wěn)定的強度和懸浮力，并保證直線電機的運行平穩(wěn)。保持車體與導(dǎo)軌之間的關(guān)系。保持大約10毫米的間隙。用于測量間隙的氣隙傳感器通常用于系統(tǒng)的反饋控制。這種懸掛方式不需要專門的著陸支撐裝置和輔助著陸輪，對控制系統(tǒng)的要求也可以稍低一些。板的斥力與車輛的重力平衡，使車體漂浮在車道的導(dǎo)軌上。

超導(dǎo)磁斥力型（EDS）這種類型在車輛底部安裝超導(dǎo)磁體（放置在液氦儲存罐中），并在軌道兩側(cè)鋪設(shè)一系列鋁環(huán)線圈。列車運行時，電流通過車輛上的線圈（超導(dǎo)磁體），產(chǎn)生強磁場。地面上的線圈（鋁環(huán)）與其相切且與車上超導(dǎo)磁體的磁場方向相反，兩個磁場產(chǎn)生排斥力。當斥力大于車輛的重量時，車輛就會漂浮。

因此，超導(dǎo)磁斥式利用放置在車輛上的超導(dǎo)磁體與鋪設(shè)在軌道上的無源線圈之間的相對運動，產(chǎn)生懸浮力來提升車體。由于超導(dǎo)磁體的電阻為零，工作時幾乎不消耗能量，而且磁場強度很強。超導(dǎo)體與導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的強大斥力可以使車輛漂浮。當車輛向下運動時，超導(dǎo)磁體與懸浮線圈之間的距離減小，電流增大，從而增大懸浮力，使車輛自動回到原來的懸浮位置。這個差距與速度有關(guān)。一般車體可在100km/h時懸掛。因此，必須在車輛上安裝輔助支撐輪和相應(yīng)的彈簧支撐等機械輔助支撐裝置，以確保列車安全可靠著陸?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)啟動和停止的精確控制。

那么磁浮列車是如何導(dǎo)引的呢？事實上，它是通過電磁力的作用來引導(dǎo)的。現(xiàn)將常導(dǎo)磁吸引型和超導(dǎo)磁斥型兩種情況簡述如下。

普通的磁導(dǎo)引系統(tǒng)與懸掛系統(tǒng)類似。它在車輛側(cè)面安裝了一組專門用于引導(dǎo)的電磁鐵。車體與導(dǎo)軌側(cè)面保持一定間隙。當車輛向左或向右偏轉(zhuǎn)時，車輛上的導(dǎo)向電磁鐵與導(dǎo)軌側(cè)面相互作用，使車輛恢復(fù)到正常位置。控制系統(tǒng)通過控制導(dǎo)磁體中的電流來維持這個橫向間隙，從而達到控制列車運行方向的目的。

超導(dǎo)磁斥力引導(dǎo)系統(tǒng)可由以下三種方式組成：在車輛上安裝機械引導(dǎo)裝置，實現(xiàn)列車引導(dǎo)。這種裝置通常利用車輛上的側(cè)向引導(dǎo)輔助輪與導(dǎo)軌側(cè)面相互作用（滾動摩擦）產(chǎn)生恢復(fù)力。這個力與列車沿曲線運行時產(chǎn)生的側(cè)向力相平衡，從而使列車沿導(dǎo)軌中心線運行。在車輛上安裝專用導(dǎo)向超導(dǎo)磁體，與導(dǎo)軌側(cè)面的接地線圈和金屬條產(chǎn)生磁斥力。這個力與列車的側(cè)向力相平衡，使列車保持正確的運行方向。這種引導(dǎo)方法避免了機械摩擦。只要控制橫向地面引導(dǎo)線圈中的電流，列車就可以保持一定的橫向間隙?！傲愦磐ā币龑?dǎo)系統(tǒng)利用磁力引導(dǎo)鋪設(shè)“8”字形閉合線圈。當安裝在列車上的超導(dǎo)磁體位于線圈對稱中心線上時，線圈中的磁場為零；當列車產(chǎn)生橫向位移時，“8”字形線圈中的磁場為零，產(chǎn)生反作用力。平衡列車側(cè)向力，使列車返回線路中線。

它們的范圍從旅行所需的火車到日常家庭使用的磁懸浮揚聲器和鼠標。不得不說，磁懸浮技術(shù)正在改變我們的生活。相信聽完這個講解，你會對磁懸浮有一個新的認識。下次見。