電磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用論文.doc

考試序列號 課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱 物理學(xué)在工程中的應(yīng)用 題目名稱 電磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用 學(xué)生學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué) 號 學(xué)生姓名_ 指導(dǎo)教師_ _聯(lián)系方式 2011年 4 月 18 日 電磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用青蛙是一種兩棲動物，有時它們會靜靜地漂浮在水中，這并不稀奇，但是你見過青蛙漂浮在空氣中嗎?當(dāng)青蛙在水中的時候，受到水的浮力，這個力的大小剛好和它自身所受的重力抵消，它就浮在水中。空氣不可能提供給青蛙足夠支撐重力的浮力，除非還受到別的什么力，青蛙才可能懸浮在空氣中。這種力是否存在呢?這就是我這篇論文要說的原理-磁懸浮力。現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了用很強(qiáng)的磁場給青蛙以向上的推力，來抵消地球的引力，使它浮起來。說到這里就有一個疑問了，青蛙是不帶磁性的，因?yàn)樗幌翊盆F那樣能夠吸在冰箱的門上，那么磁場怎樣對它產(chǎn)生力呢?這個問題我要在論文最后才能給出答案?，F(xiàn)在，我先介紹一下電磁懸浮技術(shù)。電磁懸浮的原理是利用高頻電磁場在金屬中產(chǎn)生渦流，進(jìn)而產(chǎn)生洛倫茲力來實(shí)現(xiàn)懸浮。將一個金屬樣品放置在通有高頻電流的線圈內(nèi)時，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，會在金屬表面產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流，并形成閉合回路，稱為渦流。這一渦流使金屬樣品在磁場中受到一個洛倫茲力的作用。通過合理設(shè)計(jì)懸浮線圈的結(jié)構(gòu)，可以使樣品上洛倫茲力的合力方向與重力方向相反，再通過調(diào)節(jié)高頻電源的功率使懸浮力與重力相等，即可實(shí)現(xiàn)金屬樣品的懸浮。自從1922年德國工程師赫爾曼肯佩爾提出了電磁懸浮原理后，人類開始探索電磁懸浮的奧秘，研制方向主要放在磁懸浮列車方面。磁懸浮列車是一種靠磁的吸引力或排斥力來減小摩擦阻力的列車。由于軌道的磁力，列車行進(jìn)時懸浮在空中，不接觸軌道，因此沒有與軌道的摩擦阻力，只有空氣的阻力。磁懸浮列車的最高速度能夠達(dá)到500km/h以上，而且可以大大減少噪聲，人們希望它是將來除飛機(jī)之外的另一種快速交通工具。利用吸引力提起物體，利用排斥力托起物體，兩種力都能夠使物體處于懸浮狀態(tài)。目前，世界上的磁懸浮列車主要就是推斥式和吸力式這兩種“懸浮”形式。利用磁的吸引力使車輛浮起來的磁懸浮列車，用的是T形導(dǎo)軌，車輛的兩側(cè)下部向?qū)к壍膬蛇叚h(huán)抱，導(dǎo)軌底部安有鋼板，在車輛的下部裝有金屬線圈，當(dāng)電流從線圈中流過時，能產(chǎn)生磁場，這就是電磁鐵。鋼板在上，電磁鐵在下，電磁鐵的強(qiáng)大磁力吸引車輛向上，吸引力與車輛重力平衡時，車輛就懸浮在導(dǎo)軌的上方。推斥式的軌道是U形的。當(dāng)列車向前運(yùn)動時，車輛下面的電磁鐵就使埋在軌道內(nèi)的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使軌道內(nèi)線圈也變成了電磁鐵，而且它與車輛下的電磁鐵產(chǎn)生相斥的磁力，把車輛推離軌道。幾個國家研制的磁懸浮列車有多種形式。德國于1971年研制成常導(dǎo)電磁鐵吸引式磁懸浮試驗(yàn)車；英國于1984年建成低速磁力懸浮式鐵路；日本于1987年制成了超導(dǎo)體磁懸浮列車，最高速度為420km/h。目前，美國正在研制用超導(dǎo)方式行駛的地下真空磁懸浮超音速列車，設(shè)計(jì)最高速度為2.25xl04km/h，只需要21min便可橫穿美國大陸。2002年建成的上海磁懸浮列車采用的是德國技術(shù)。2005年建成的我國第一條永磁懸浮列車在大連問世，采用的是我國自主創(chuàng)新的“永磁補(bǔ)償式懸浮技術(shù)”。利用磁懸浮原理的設(shè)備還有磁懸浮電梯、磁懸浮軸承、磁懸浮電動噴頭等。值得一提的是，南京一位初中二年級的同學(xué)利用與電磁懸浮列車相同的基本原理，發(fā)明了不需要人拉動繩索的磁懸浮旗桿。最后再來講講磁場為什么能夠?qū)η嗤墚a(chǎn)生力。原來不同的物體在磁場中表現(xiàn)出來的性質(zhì)是各不相同的，但是大致可以分成三類，一類叫做順磁質(zhì)，一類叫做抗磁質(zhì)，還有一類叫做鐵磁質(zhì)。舉例來說，鐵和鎳屬于鐵磁質(zhì)，稀土元素屬于順磁質(zhì)，至于青蛙，則屬于抗磁質(zhì)。在磁場中抗磁質(zhì)物體表現(xiàn)為抗磁性。當(dāng)青蛙被放到磁場中，青蛙的每個原子都像一個小磁針，外界磁場對這些小磁針作用的結(jié)果產(chǎn)生了向上的力，如果磁場的強(qiáng)度適當(dāng)，這力與青蛙受的重力達(dá)到平衡，它們就能懸在空中。同學(xué)們看到這里就明白了，抗磁懸浮現(xiàn)象的原理與讓列車飛駛起來的電磁懸浮以及永磁懸浮都不同。實(shí)際上動物都屬于抗磁質(zhì)，科學(xué)家還對老鼠等動物做了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都一樣。因?yàn)槿祟愐彩莿游?，?