Levitația magnetică: descriere, caracteristici și exemple

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-12 12:05

După cum știți, Pământul, datorită ordinii mondiale dominante, are un anumit câmp gravitațional, iar visul omului a fost întotdeauna să-l depășească prin orice mijloace. Levitația magnetică este un termen mai fantastic decât referirea la realitatea de zi cu zi.

Inițial, a însemnat capacitatea ipotetică de a depăși gravitația într-un mod necunoscut și de a muta oameni sau obiecte prin aer fără echipamente auxiliare. Cu toate acestea, acum conceptul de „levitație magnetică” este deja destul de științific.

Se dezvoltă simultan mai multe idei inovatoare, care se bazează pe acest fenomen. Și toate acestea în viitor promit oportunități mari pentru aplicații versatile. Adevărat, levitația magnetică va fi efectuată nu prin metode magice, ci folosind realizări foarte specifice ale fizicii, și anume secțiunea care studiază câmpurile magnetice și tot ceea ce este legat de acestea.

Doar un pic de teorie

Printre oamenii departe de știință, există o opinie că levitația magnetică este un zbor ghidat al unui magnet. De fapt, sub astatermenul presupune depăşirea obiectului gravitaţional cu ajutorul unui câmp magnetic. Una dintre caracteristicile sale este presiunea magnetică, care este cea folosită pentru a „lupta” gravitația pământului.

Pentru a spune simplu, atunci când gravitația trage un obiect în jos, presiunea magnetică este direcționată în așa fel încât să-l împingă înapoi în sus. Așa levitază magnetul. Dificultatea în implementarea teoriei este că câmpul static este instabil și nu se concentrează într-un anumit punct, așa că este posibil să nu poată rezista în mod eficient atracției. Prin urmare, sunt necesare elemente auxiliare care să ofere câmpului magnetic stabilitate dinamică, astfel încât levitația magnetului să fie un fenomen obișnuit. Sunt utilizate diferite metode ca stabilizatori pentru acesta. Cel mai adesea - curent electric prin supraconductori, dar există și alte evoluții în acest domeniu.

Levitație tehnică

De fapt, varietatea magnetică se referă la termenul mai larg pentru depășirea atracției gravitaționale. Deci, levitație tehnică: o trecere în revistă a metodelor (foarte scurtă).

Se pare că ne-am dat seama puțin cu tehnologia magnetică, dar există și o metodă electrică. Spre deosebire de primul, al doilea poate fi folosit pentru manipulări cu produse din diverse materiale (în primul caz, doar magnetizate), chiar și dielectrice. Separați și levitația electrostatică și electrodinamică.

Abilitatea particulelor de a se mișca sub influența luminii a fost prezisă de Kepler. DARexistenta presiunii usoare a fost dovedita de Lebedev. Mișcarea unei particule în direcția sursei de lumină (levitație optică) se numește fotoforeză pozitivă, iar în direcția opusă - negativă.

Levitația aerodinamică, diferită de cea optică, este aplicabilă pe scară largă în tehnologiile actuale. Apropo, „perna” este una dintre soiurile sale. Cea mai simplă pernă de aer se obține foarte ușor - în substratul purtător sunt găurite multe găuri și prin ele este suflat aer comprimat. În acest caz, liftul aerian echilibrează masa obiectului și plutește în aer.

Ultima metodă cunoscută de știință în acest moment este levitația folosind unde acustice.

Care sunt exemplele de levitație magnetică?

Science-fiction visa la dispozitive portabile de mărimea unui rucsac, care ar putea „levita” o persoană în direcția de care avea nevoie cu o viteză considerabilă. Știința a luat până acum o cale diferită, mai practică și mai fezabilă - a fost creat un tren care se mișcă folosind levitația magnetică.

Istoria super-trenurilor

Pentru prima dată, ideea unei compoziții care folosește un motor liniar a fost depusă (și chiar patentată) de către inginerul-inventatorul german Alfred Zane. Și asta a fost în 1902. După aceasta, dezvoltarea unei suspensii electromagnetice și a unui tren echipat cu aceasta a apărut cu o regularitate de invidiat: în 1906, Franklin Scott Smith a propus un alt prototip, între 1937 și 1941. un număr de brevete pe aceeași temă au fost primite de Hermann Kemper șiPuțin mai târziu, britanicul Eric Lazethwaite a creat un prototip funcțional în mărime naturală al motorului. În anii '60, a participat și la dezvoltarea Hovercraft-ului pe șenile, care trebuia să devină cel mai rapid tren, dar nu a făcut-o, deoarece proiectul a fost închis din cauza finanțării insuficiente în 1973.

Doar șase ani mai târziu, din nou în Germania, a fost construit și licențiat un tren maglev pentru transportul de pasageri. Pista de probă amenajată la Hamburg avea mai puțin de un kilometru lungime, dar ideea în sine a inspirat atât de mult societatea încât trenul a funcționat și după închiderea expoziției, reușind să transporte 50.000 de persoane în trei luni. Viteza sa, conform standardelor moderne, nu era atât de mare - doar 75 km/h.

Nu o expoziție, ci un maglev comercial (așa au numit trenul folosind un magnet), a circulat între aeroportul din Birmingham și gara din 1984 și a durat 11 ani în postul său. Lungimea liniei era și mai mică, de numai 600 m, iar trenul se ridica cu 1,5 cm deasupra căii.

Japoneză

În viitor, entuziasmul legat de trenurile maglev din Europa s-a domolit. Dar până la sfârșitul anilor 90, o țară atât de high-tech precum Japonia a devenit interesată activ de ele. Pe teritoriul său au fost deja trase mai multe rute destul de lungi, de-a lungul cărora zboară maglevs, folosind un astfel de fenomen precum levitația magnetică. Aceeași țară deține și recordurile de viteză stabilite de aceste trenuri. Ultima a arătat o limită de viteză de peste 550 km/h.

În continuareperspective de utilizare

Pe de o parte, maglev-urile sunt atractive datorită capacității lor de a se mișca rapid: potrivit teoreticienilor, pot fi accelerate cu până la 1.000 de kilometri pe oră în viitorul apropiat. La urma urmei, ele sunt alimentate de levitație magnetică și doar rezistența aerului le încetinește. Prin urmare, oferirea de contururi aerodinamice maxime compoziției reduce foarte mult impactul acesteia. În plus, datorită faptului că nu ating șinele, uzura unor astfel de trenuri este extrem de lentă, ceea ce este foarte rentabil.

Un alt plus este efectul de zgomot redus: trenurile maglev se deplasează aproape silențios în comparație cu trenurile convenționale. Bonusul este și utilizarea energiei electrice în ele, care reduce efectele nocive asupra naturii și atmosferei. În plus, trenul maglev este capabil să urce pante mai abrupte, eliminând necesitatea de a așeza șina în jurul dealurilor și pantelor.

Aplicații energetice

Direcția practică nu mai puțin interesantă poate fi considerată utilizarea pe scară largă a rulmenților magnetici în componentele cheie ale mecanismelor. Instalarea acestora rezolvă o problemă serioasă de uzură a materialului sursă.

După cum știți, rulmenții clasici se uzează destul de repede - suferă în mod constant sarcini mecanice mari. În unele zone, necesitatea înlocuirii acestor piese înseamnă nu numai costuri suplimentare, ci și un risc ridicat pentru persoanele care deservesc mecanismul. Rulmenții magnetici rămân operaționali de multe ori mai mult, așa că utilizarea lor este foarte recomandabilăorice conditii extreme. În special în energia nucleară, tehnologia eoliană sau industriile cu temperaturi extrem de scăzute/în alte.

Avioane

În problema modului de implementare a levitației magnetice, apare o întrebare rezonabilă: când, în sfârșit, va fi fabricată și prezentată omenirii progresiste un avion cu drepturi depline, în care va fi folosită levitația magnetică? La urma urmei, există dovezi indirecte că astfel de „OZN-uri” au existat. Să luăm, de exemplu, „vimanas” indieni din cea mai veche epocă sau „discoplanele” hitleriste care sunt deja mai aproape de noi din punct de vedere al timpului, folosind, printre altele, metode electromagnetice de organizare a liftului. S-au păstrat desene aproximative și chiar fotografii ale modelelor de lucru. Întrebarea rămâne deschisă: cum să aducem la viață toate aceste idei? Dar lucrurile nu merg mai departe decât prototipuri nu prea viabile pentru inventatorii moderni. Sau poate că aceasta este încă o informație prea secretă?