電磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用論文.doc

考試序列號(hào) 課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱(chēng) 物理學(xué)在工程中的應(yīng)用 題目名稱(chēng) 電磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用 學(xué)生學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 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(dòng)物，有時(shí)它們會(huì)靜靜地漂浮在水中，這并不稀奇，但是你見(jiàn)過(guò)青蛙漂浮在空氣中嗎?當(dāng)青蛙在水中的時(shí)候，受到水的浮力，這個(gè)力的大小剛好和它自身所受的重力抵消，它就浮在水中?？諝獠豢赡芴峁┙o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(shuō)的原理-磁懸浮力?，F(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(chǎng)給青蛙以向上的推力，來(lái)抵消地球的引力，使它浮起來(lái)。說(shuō)到這里就有一個(gè)疑問(wèn)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(mén)上，那么磁場(chǎng)怎樣對(duì)它產(chǎn)生力呢?這個(gè)問(wèn)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(chǎng)在金屬中產(chǎn)生渦流，進(jìn)而產(chǎn)生洛倫茲力來(lái)實(shí)現(xiàn)懸浮。將一個(gè)金屬樣品放置在通有高頻電流的線圈內(nèi)時(shí)，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，會(huì)在金屬表面產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流，并形成閉合回路，稱(chēng)為渦流。這一渦流使金屬樣品在磁場(chǎng)中受到一個(gè)洛倫茲力的作用。通過(guò)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(guò)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(guó)工程師赫爾曼肯佩爾提出了電磁懸浮原理后，人類(lèi)開(kāi)始探索電磁懸浮的奧秘，研制方向主要放在磁懸浮列車(chē)方面。磁懸浮列車(chē)是一種靠磁的吸引力或排斥力來(lái)減小摩擦阻力的列車(chē)。由于軌道的磁力，列車(chē)行進(jìn)時(shí)懸浮在空中，不接觸軌道，因此沒(méi)有與軌道的摩擦阻力，只有空氣的阻力。磁懸浮列車(chē)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(lái)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(chē)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(chē)輛浮起來(lái)的磁懸浮列車(chē)，用的是T形導(dǎo)軌，車(chē)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(chē)輛的下部裝有金屬線圈，當(dāng)電流從線圈中流過(guò)時(shí)，能產(chǎn)生磁場(chǎng)，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(chē)輛向上，吸引力與車(chē)輛重力平衡時(shí)，車(chē)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(chē)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)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(chē)輛下的電磁鐵產(chǎn)生相斥的磁力，把車(chē)輛推離軌道。幾個(gè)國(guó)家研制的磁懸浮列車(chē)有多種形式。德國(guó)于1971年研制成常導(dǎo)電磁鐵吸引式磁懸浮試驗(yàn)車(chē)；英國(guó)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(chē)，最高速度為420km/h。目前，美國(guó)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(chē)，設(shè)計(jì)最高速度為2.25xl04km/h，只需要21min便可橫穿美國(guó)大陸。2002年建成的上海磁懸浮列車(chē)采用的是德國(guó)技術(shù)。2005年建成的我國(guó)第一條永磁懸浮列車(chē)在大連問(wèn)世，采用的是我國(guó)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(dòng)噴頭等。值得一提的是，南京一位初中二年級(jí)的同學(xué)利用與電磁懸浮列車(chē)相同的基本原理，發(fā)明了不需要人拉動(dòng)繩索的磁懸浮旗桿。最后再來(lái)講講磁場(chǎng)為什么能夠?qū)η嗤墚a(chǎn)生力。原來(lái)不同的物體在磁場(chǎng)中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)是各不相同的，但是大致可以分成三類(lèi)，一類(lèi)叫做順磁質(zhì)，一類(lèi)叫做抗磁質(zhì)，還有一類(lèi)叫做鐵磁質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，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(chǎng)中抗磁質(zhì)物體表現(xiàn)為抗磁性。當(dāng)青蛙被放到磁場(chǎng)中，青蛙的每個(gè)原子都像一個(gè)小磁針，外界磁場(chǎng)對(duì)這些小磁針作用的結(jié)果產(chǎn)生了向上的力，如果磁場(chǎng)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(chē)飛駛起來(lái)的電磁懸浮以及永磁懸浮都不同。實(shí)際上動(dòng)物都屬于抗磁質(zhì)，科學(xué)家還對(duì)老鼠等動(dòng)物做了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都一樣。因?yàn)槿祟?lèi)也是動(dòng)物，在