磁悬浮,亦作
磁浮,是一种利用
磁的吸力和排斥力来使物件在空中浮动,而不依靠其他外力的方法。透过利用
电磁力来对抗
引力,可以使物件不受引力束缚,从而自由浮动。
磁悬浮技术的研究源于
德国,早在
1922年德国
工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了
电磁悬浮原理,并于
1934年申请了磁悬浮列车的
专利。
1970年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其
经济发展的需要,
德国、
日本、
美国、
加拿大、
法国、
英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。
磁悬浮的稳定性
早在
1842年,数学家
山姆·恩绍(
Samuel Earnshaw)发表过一篇论文,用数学方法证明若单靠宏观的静态
古典电磁力,磁悬浮是不可能实现的。後世人称呼这项证明作
恩绍大定理(
Earnshaw’s theorem)。这是因为在物件上所承受的各种合力,包括了
引力、
静电场及
静磁场会使物件变得很不稳定。不过,若把定理的假设条件破坏的话,我们反而可以有多种方法利用这些合力来使物件悬浮。这些方法,包括了:
电子稳流器或
反磁性物质的利用。
方法
要达至磁悬浮有很多方法。现时
磁悬浮列车所使用的方法不外乎以下三种:
- servo-stabilized electromagnetic suspension (EMS)
- electrodynamic suspension (EDS)及
- 未来的Inductrack技术。
机械式限制
最简单的悬浮现象,其实就算是小朋友也可以做得到:小时候,我们有时会把圆型的磁铁的两个同极相对,然後用绳串在一起。基於「同性相拒」的原则,虽然两个磁铁都受到地心引力的影响,但在上面的一块磁铁会被推起,悬浮在下面一块磁铁之上。不过,这种悬浮其实只算是假性悬浮。
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