การลอยแม่เหล็ก: คำอธิบาย คุณลักษณะ และตัวอย่าง

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:40

อย่างที่คุณทราบ โลกเนื่องจากระเบียบโลกที่มีอยู่ มีสนามแรงโน้มถ่วงที่แน่นอน และความฝันของมนุษย์คือการเอาชนะมันด้วยวิธีการใดๆ เสมอ การลอยตัวด้วยแม่เหล็กเป็นคำที่วิเศษกว่าการอ้างถึงความเป็นจริงในชีวิตประจำวัน

ในขั้นต้น หมายถึงความสามารถในการเอาชนะแรงโน้มถ่วงในลักษณะที่ไม่ทราบสาเหตุและเคลื่อนย้ายผู้คนหรือวัตถุไปในอากาศโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เสริม อย่างไรก็ตาม ตอนนี้แนวคิดของ "การลอยตัวด้วยแม่เหล็ก" นั้นค่อนข้างเป็นวิทยาศาสตร์อยู่แล้ว

ความคิดริเริ่มหลายอย่างได้รับการพัฒนาพร้อมๆ กัน ซึ่งอิงจากปรากฏการณ์นี้ และทั้งหมดนี้ในอนาคตจะให้โอกาสที่ดีสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย แท้จริงแล้ว การลอยตัวของสนามแม่เหล็กไม่ได้เกิดขึ้นด้วยวิธีการมหัศจรรย์ แต่ใช้ความสำเร็จทางฟิสิกส์ที่เฉพาะเจาะจงมาก นั่นคือส่วนที่ศึกษาสนามแม่เหล็กและทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับพวกมัน

แค่ทฤษฎีนิดหน่อย

ในหมู่คนที่ห่างไกลจากวิทยาศาสตร์ มีความเห็นว่าการลอยด้วยแม่เหล็กเป็นการชี้นำของแม่เหล็ก อันที่จริงภายใต้สิ่งนี้คำนี้หมายถึงการเอาชนะวัตถุแห่งแรงโน้มถ่วงด้วยความช่วยเหลือของสนามแม่เหล็ก ลักษณะอย่างหนึ่งของมันคือแรงดันแม่เหล็ก ซึ่งใช้ "ต่อสู้" กับแรงโน้มถ่วงของโลก

พูดง่ายๆ เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงวัตถุลงมา แรงแม่เหล็กจะพุ่งไปในลักษณะที่ดันกลับขึ้น นี่คือวิธีที่แม่เหล็กลอยตัว ความยากลำบากในการนำทฤษฎีไปใช้คือสนามไฟฟ้าสถิตไม่เสถียรและไม่โฟกัสที่จุดที่กำหนด ดังนั้นจึงอาจไม่สามารถต้านทานแรงดึงดูดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจำเป็นต้องมีองค์ประกอบเสริมที่จะให้ความเสถียรแบบไดนามิกของสนามแม่เหล็กเพื่อให้การลอยตัวของแม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ปกติ ใช้วิธีการต่างๆเพื่อให้มีความคงตัว ส่วนใหญ่มักจะ - กระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำยิ่งยวด แต่มีการพัฒนาอื่น ๆ ในพื้นที่นี้

การลอยทางเทคนิค

อันที่จริง ความหลากหลายของแม่เหล็กหมายถึงคำที่กว้างขึ้นสำหรับการเอาชนะแรงดึงดูด ดังนั้น การลอยตัวทางเทคนิค: ทบทวนวิธีการ (สั้นมาก)

ดูเหมือนเราจะเข้าใจเทคโนโลยีแม่เหล็กได้นิดหน่อย แต่ก็ยังมีวิธีทางไฟฟ้าด้วย แตกต่างจากอันแรก อันที่สองสามารถใช้สำหรับการปรับแต่งกับผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุต่างๆ (ในกรณีแรก เฉพาะวัสดุที่เป็นแม่เหล็ก) แม้แต่ไดอิเล็กทริก แยกจากกันด้วยไฟฟ้าสถิตและการลอยตัวด้วยไฟฟ้าไดนามิก

Kepler ทำนายความสามารถของอนุภาคในการเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแสง แต่Lebedev พิสูจน์การมีอยู่ของแรงดันแสง การเคลื่อนที่ของอนุภาคในทิศทางของแหล่งกำเนิดแสง (การลอยตัวด้วยแสง) เรียกว่าโฟโตโฟรีซิสเชิงบวก และในทิศทางตรงกันข้าม - เชิงลบ

การลอยตามหลักอากาศพลศาสตร์ซึ่งแตกต่างจากออปติคัลค่อนข้างแพร่หลายในเทคโนโลยีในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม "หมอน" เป็นหนึ่งในพันธุ์ของมัน เบาะลมที่ง่ายที่สุดหาได้ง่ายมาก - มีการเจาะรูหลายรูในพื้นผิวของตัวพาและอากาศอัดจะถูกพัดผ่าน ในกรณีนี้ แรงยกของอากาศจะปรับสมดุลมวลของวัตถุและลอยขึ้นไปในอากาศ

วิธีสุดท้ายที่วิทยาศาสตร์รู้จักในขณะนี้คือการลอยตัวโดยใช้คลื่นเสียง

ตัวอย่างการลอยด้วยแม่เหล็กคืออะไร

นิยายวิทยาศาสตร์ฝันถึงอุปกรณ์พกพาขนาดเท่ากระเป๋าเป้ ซึ่งสามารถ "ลอย" บุคคลไปในทิศทางที่เขาต้องการด้วยความเร็วสูง วิทยาศาสตร์ได้ใช้เส้นทางที่แตกต่างออกไป ใช้งานได้จริงและเป็นไปได้มากขึ้น - รถไฟถูกสร้างขึ้นที่เคลื่อนที่โดยใช้แม่เหล็กลอย

ประวัติซุปเปอร์เทรน

เป็นครั้งแรกที่แนวคิดของการจัดองค์ประกอบโดยใช้มอเตอร์เชิงเส้นถูกส่ง (และยังได้รับการจดสิทธิบัตร) โดย Alfred Zane วิศวกรและนักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน และนั่นคือในปี 1902 หลังจากนี้ การพัฒนาระบบกันสะเทือนแบบแม่เหล็กไฟฟ้าและรถไฟที่ติดตั้งระบบกันสะเทือนนั้นมีความสม่ำเสมอที่น่าอิจฉา: ในปี 1906 แฟรงคลิน สกอตต์ สมิธ ได้เสนอรถต้นแบบอีกรุ่นหนึ่งระหว่างปี 2480 ถึง 2484 Hermann Kemper ได้รับสิทธิบัตรจำนวนหนึ่งในหัวข้อเดียวกันและหลังจากนั้นเล็กน้อย Briton Eric Lazethwaite ได้สร้างต้นแบบการทำงานขนาดเท่าของจริงของเครื่องยนต์ ในยุค 60 เขายังมีส่วนร่วมในการพัฒนา Tracked Hovercraft ซึ่งควรจะเป็นรถไฟที่เร็วที่สุด แต่ก็ไม่ได้เพราะโครงการถูกปิดเนื่องจากเงินทุนไม่เพียงพอในปี 1973

เพียงหกปีต่อมา อีกครั้งในเยอรมนี รถไฟแม็กเลฟถูกสร้างขึ้นและได้รับใบอนุญาตสำหรับการขนส่งผู้โดยสาร เส้นทางทดสอบในฮัมบูร์กนั้นมีความยาวไม่ถึงกิโลเมตร แต่แนวคิดนี้เองเป็นแรงบันดาลใจให้สังคมมากเสียจนรถไฟทำงานได้แม้หลังจากนิทรรศการปิดตัวลง โดยสามารถขนส่งคนได้ 50,000 คนในสามเดือน ความเร็วของมันตามมาตรฐานสมัยใหม่นั้นไม่ได้ยอดเยี่ยมนัก - เพียง 75 กม. / ชม.

ไม่ใช่นิทรรศการ แต่เป็น maglev เชิงพาณิชย์ (พวกเขาเรียกรถไฟโดยใช้แม่เหล็ก) วิ่งระหว่างสนามบินเบอร์มิงแฮมและสถานีรถไฟตั้งแต่ปี 1984 และใช้เวลา 11 ปีในตำแหน่งของเขา ความยาวของรางรถไฟสั้นลงอีก เพียง 600 ม. และรถไฟก็สูงขึ้น 1.5 ซม. เหนือราง

ญี่ปุ่น

ในอนาคตความตื่นเต้นเกี่ยวกับรถไฟแม็กเลฟในยุโรปก็ลดลง แต่ในช่วงปลายยุค 90 ประเทศที่มีเทคโนโลยีสูงอย่างญี่ปุ่นเริ่มให้ความสนใจพวกเขาอย่างแข็งขัน มีการวางเส้นทางที่ค่อนข้างยาวหลายเส้นทางบนอาณาเขตของตนแล้ว ซึ่งแม็กเลฟบินได้โดยใช้ปรากฏการณ์เช่นการลอยด้วยแม่เหล็ก ประเทศเดียวกันยังเป็นเจ้าของสถิติความเร็วที่กำหนดโดยรถไฟเหล่านี้ สุดท้ายแสดงขีดจำกัดความเร็วมากกว่า 550 กม./ชม.

ต่อไปโอกาสในการใช้งาน

ในแง่หนึ่ง maglevs นั้นน่าดึงดูดเพราะว่าพวกมันเคลื่อนที่ได้ไว: ตามที่นักทฤษฎีระบุไว้ พวกมันสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 1,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมงในอนาคตอันใกล้นี้ ท้ายที่สุด พวกมันขับเคลื่อนด้วยการลอยด้วยแม่เหล็ก และมีเพียงแรงต้านของอากาศเท่านั้นที่ทำให้พวกมันช้าลง ดังนั้น การให้โครงร่างแอโรไดนามิกสูงสุดกับองค์ประกอบจึงช่วยลดผลกระทบได้อย่างมาก นอกจากนี้ เนื่องจากพวกเขาไม่ได้สัมผัสรางรถไฟ การสึกหรอของรถไฟดังกล่าวจึงช้ามาก ซึ่งคุ้มค่ามาก

ข้อดีอีกอย่างคือเอฟเฟกต์เสียงรบกวนที่ลดลง: รถไฟ maglev เคลื่อนที่อย่างเงียบเชียบเมื่อเทียบกับรถไฟทั่วไป โบนัสคือการใช้ไฟฟ้าในตัวซึ่งช่วยลดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติและบรรยากาศ นอกจากนี้ รถไฟแม็กเลฟยังสามารถปีนขึ้นทางลาดชันได้ โดยไม่จำเป็นต้องวางรางรอบเนินเขาและทางลาด

การประยุกต์ใช้พลังงาน

ทิศทางการปฏิบัติที่น่าสนใจไม่น้อยถือได้ว่าเป็นการใช้ตลับลูกปืนแม่เหล็กอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบสำคัญของกลไก การติดตั้งช่วยแก้ปัญหาการสึกหรอของวัสดุต้นทางอย่างร้ายแรง

อย่างที่คุณทราบ ตลับลูกปืนแบบคลาสสิกจะสึกหรอค่อนข้างเร็ว - ตลับลูกปืนเหล่านี้รับน้ำหนักทางกลสูงตลอดเวลา ในบางพื้นที่ ความจำเป็นในการเปลี่ยนชิ้นส่วนเหล่านี้ไม่ได้หมายถึงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเท่านั้น แต่ยังมีความเสี่ยงสูงสำหรับผู้ที่ให้บริการกลไกด้วย ตลับลูกปืนแม่เหล็กยังคงใช้งานได้นานขึ้นหลายเท่า ดังนั้นจึงแนะนำเป็นอย่างยิ่งสำหรับสภาวะที่รุนแรงใดๆ โดยเฉพาะในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เทคโนโลยีลม หรืออุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิต่ำ/สูงมาก

เครื่องบิน

ในปัญหาวิธีการใช้การลอยด้วยแม่เหล็ก มีคำถามที่สมเหตุสมผลเกิดขึ้น: เมื่อใดที่เครื่องบินที่เต็มเปี่ยมจะถูกนำมาใช้ในการผลิตและนำเสนอต่อมนุษยชาติที่ก้าวหน้าในที่สุด? ท้ายที่สุดมีหลักฐานทางอ้อมว่า "ยูเอฟโอ" ดังกล่าวมีอยู่จริง ยกตัวอย่างเช่น "วิมานัส" ของอินเดียในยุคที่เก่าแก่ที่สุดหรือ "discoplanes" ของฮิตเลอร์ที่ใกล้ชิดกับเราอยู่แล้วในแง่ของเวลาโดยใช้วิธีการทางแม่เหล็กไฟฟ้าในการจัดระเบียบลิฟท์ ภาพวาดโดยประมาณและแม้แต่ภาพถ่ายของแบบจำลองการทำงานยังคงถูกเก็บรักษาไว้ คำถามยังคงเปิดอยู่: จะทำให้ความคิดเหล่านี้เป็นจริงได้อย่างไร? แต่สิ่งต่าง ๆ ไม่ได้ไปไกลเกินกว่าต้นแบบที่ทำงานได้จริงสำหรับนักประดิษฐ์สมัยใหม่ หรือนี่อาจจะเป็นข้อมูลลับเกินไป