Магнитная левитация — технология, метод подъёма объекта с помощью одного только магнитного поля . используется для компенсации ускорения свободного падения или любых других ускорений.

Теорема Ирншоу утверждает, что, используя только ферромагнетики , невозможно устойчиво удерживать объект в гравитационном поле . Несмотря на это, с помощью сервомеханизмов, диамагнетиков, сверхпроводников и систем с вихревыми токами левитация возможна.

В некоторых случаях подъёмная сила обеспечивается магнитной левитацией, но при этом есть механическая поддержка, дающая устойчивость. В этих случаях явление называется .

Магнитная левитация используется в маглевах , магнитных подшипниках и показе продукции.

Способы реализации магнитной левитации

1. С использованием постоянного магнита
2. С использованием электромагнита
3. С использованием сверхпроводящего магнита

Основные типы магнитной левитации

1. При помощи электромагнитных систем
2. При помощи электродинамических систем

Подъёмная сила

Магнитные материалы и системы способны притягивать или отталкивать друг друга с силой, зависящей от магнитного поля и поверхности магнита. Из этого следует, что может быть определено .

Магнитное давление магнитного поля сверхпроводника подсчитывается по формуле:

${\displaystyle P_{mag}={\frac {B^{2}}{2\mu _{0}}}}$

где ${\displaystyle P_{mag}}$ — сила на единицу площади поверхности в Паскалях , ${\displaystyle B}$ — магнитная индукция над сверхпроводником в Теслах , и ${\displaystyle \mu _{0}}$ = 4π×10 ⁻⁷ Н·А ⁻² — магнитная проницаемость вакуума .

Устойчивость

Статическая

Статическая устойчивость значит, что любое смещение из состояния равновесия заставляет равнодействующую силу выталкивать объект обратно в состояние равновесия.

Теорема Ирншоу окончательно доказала, что невозможно левитировать объект, используя только статичные макроскопические магнитные поля. Силы, действующие на любой парамагнетик в любой комбинации с гравитационными , электростатическими , и магнитостатическими сделают положение объекта в лучшем случае неустойчивым относительно одной оси и это может дать неустойчивое равновесие относительно всех осей. Тем не менее, существует несколько возможностей сделать левитацию реальной, на примере использования электронной стабилизации или диамагнетиков (так как Магнитная проницаемость меньше ) может быть показано, что диамагнитные материалы устойчивы относительно как минимум одной оси и могут быть устойчивы относительно всех осей. Проводники имеют относительную проницаемость к переменным магнитным полям последнего, так что некоторые конфигурации, использующие магниты, работающие на переменном токе , устойчивы сами по себе.

Динамическая

Динамическая устойчивость проявляется в случаях, когда левитирующая система способна подавить любое возможное виброобразное движение.

Магнитные поля являются консервативными силами и поэтому в принципе не могут иметь встроенный способ подавления. Фактически, многие схемы левитации имеют недостаточное подавление. Таким образом, вибрации могут существовать и вывести объект за пределы зоны равновесия.

Подавление движения осуществляется несколькими способами:

• внешнее механическое подавление, например лобовое сопротивление
• использование вихревых токов (влияние на проводник полем)
• инерционный демпфер в левитируемом объекте
• электромагниты, управляемые посредством электроники

Использование

Транспорт с магнитной левитацией

Маглев , или магнитная левитация , — это способ транспортировки, который подвешивает, направляет и приводит в движение транспорт, в основном поезда, используя магнитную левитацию. Данный способ быстрее и тише, чем в случае использования колеса.

Максимальная скорость маглева была зафиксирована в Японии в 2003 и составила 581 км/ч, что на 6 км/ч быстрее, чем рекорд TGV .

На начало 2017 года единственным в мире поездом на магнитной подушке, находящимся в коммерческой эксплуатации, является шанхайский маглев .

Магнитные подшипники

• Магнитные подшипники
• Маховики
• Центрифуги

Примечания

Ссылки