磁懸浮技術和超導技術(龍星宇)

1、隨著航天事業(yè)的發(fā)展，模擬微重力環(huán)境下的空間懸浮技術已成為進行相關高科技研究的重要手段。目前的懸浮技術主要包括電磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、靜電懸浮、粒子束懸浮等，其中電磁懸浮技術比較成熟。電磁懸浮技術簡稱EML技術。它的主要原理是利用高頻電磁場在金屬表面產(chǎn)生的渦流來實現(xiàn)對金屬的懸浮體。它的主要原理是利用高頻電磁場在金屬表面產(chǎn)生的渦流來實現(xiàn)對金屬球的懸浮。將一個金屬樣品放置在通有高頻電流的線圈上時，高頻電磁場會在金屬材料表面產(chǎn)生一高頻渦流，這一高頻渦流與外磁場相互作用，使金屬樣品受到一個洛淪茲力的作用。在合適的空間配制下，可使洛淪茲力的方向與重力方向相反，通過改變高頻源的功率使電磁力與重力

2、相等，即可實現(xiàn)電磁懸浮。磁懸浮列車原理圖當線圈中的電流隨時間變化時，由于電磁感應，附近的另一個線圈中會產(chǎn)生感應電流。實際上這個線圈附近的任何導體中都會產(chǎn)生感應電流。如果用圖表示這樣的感應電流，看起來就像水中的旋渦，所以我們把它叫做渦電流引。磁懸浮列車實際上是靠電磁吸力或者電動斥力將列車懸浮于空中并進行導向，實現(xiàn)列車與地面間的無機械接觸，大大減小運行阻力，從而達到高速運行的目的。磁懸浮列車采用長定子同步直流電機將點供至地面線圈，驅(qū)動列車高速行駛。磁懸浮列車主要依靠電磁力來實現(xiàn)傳統(tǒng)鐵路中的支撐、導向。牽引和制動的功能。與軌道保持一定的距離，處于一種“若即若離”的狀態(tài)。磁懸浮列車分為常導磁吸型和超導

3、磁斥型。 常導型也稱常導磁吸型，以德國高速常導磁浮列車為代表，它是利用普通直流電電磁吸力的原理將列車懸起，懸浮距離較小，一半10mm左右。常導型高速磁懸浮列車的速度可達400500km/h，適合城市間的遠距離快速運輸。在車體的底部及兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部安裝磁鐵，在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵和導軌見保持10-15mm的間隙，并使導軌的吸引力與車輛的重力平衡，從而是車體懸浮于車道的導軌面上運行。車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引，同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N

4、極，N極變成S極。周而復始，列車就向前奔馳。據(jù)稱，在陸地上的交通工具沒有輪子是很危險的。要克服很大的慣性，只有通過輪子與軌道的制動力來克服。磁懸浮列車沒有輪子，如果突然停電，靠滑動摩擦是很危險的。而對于磁懸浮，當遭遇突然停電，采取的是機械臂鎖死軌道強制停車，這正是磁懸浮相對于輪軌滑動摩擦制動方式而言會更加危險。導致車毀人亡的悲劇。1911年，荷蘭萊頓大學的卡末林昂內(nèi)斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98時，汞的電阻突然消失；后來他又發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由于它的特殊導電性能，卡末林昂內(nèi)斯稱之為超導態(tài)?？钟捎谒倪@一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年諾貝爾獎人們把處

5、于超導狀態(tài)的導體稱之為“超導體”。超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應。導體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導體時就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導線中形成強大的電流，從而產(chǎn)生超強磁場。后來人們還做過這樣一個實驗：在一個淺平的錫盤中，放入一個體積很小但磁性很強的永久磁體，然后把溫度降低，使錫盤出現(xiàn)超導性，這時可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表面，慢慢地飄起，懸浮。超導材料和超導技術有著廣闊的應用前景。超導現(xiàn)象中的邁斯納效應使人們可以用此原理制造超導列車和超導船，由于這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態(tài)下運行，這將大大提高它們的速度和安靜性，并有效減少機械磨損。超導態(tài)的另一個基本性質(zhì)是抗磁性，又稱邁斯納效應。即在磁場中一個超導體只要處于超導態(tài)，則它內(nèi)部產(chǎn)生的磁化強度與外磁場完全抵消，從而內(nèi)部的磁感應強度為零。也就是說，磁力線完