磁悬浮原理

发布时间:2022-05-10 / 作者:清心寡欲

磁悬浮的原理是什么?不知道的小朋友们,我们来看看小编今天的分享吧!

磁悬浮利用磁场同名相斥的原理,通过控制斥力的大小和方向使斥力和重力的大小相等,让上方的磁体悬浮于空中。

该系统由传感器、磁浮技术、磁浮控制器和磁悬浮系统三部分组成。执行机构包括电磁铁和功率放大器。假设在参考位置,由于向下扰动,转子偏离其参考位置。此时,传感器检测转子相对于参考点的位移。微处理器作为控制器将检测到的位移转换为控制信号,然后功率放大器将控制信号转换为控制电流,在执行器磁铁中产生磁力,以驱动转子回到其原始补偿位置。无论转子受到向下或向上的扰动,转子始终可以处于稳定的平衡状态。

磁悬浮的分类:

抗磁质悬浮

1842年,英国物理学家恩肖在研究静电力作用下点粒子的稳定和静态问题时,提出了著名的恩肖理论。这个定理后来被推广到力场中物体的静态平衡问题,它满足平方反比定律。

恩萧指出,物体处于稳定的静态状态需要两个条件。物体在平衡点的合力为零,物体在平衡点的合力流量小于零。第二个条件是产生的力流小于零,这确保了物体的动态稳定性,也就是说,在物体受到干扰后,产生的力仍然指向平衡点。

对于永磁体和铁磁材料,永磁体之间的力满足平方反比关系,因此根据恩肖理论,永磁体之间或永磁体和铁磁材料之间不可能产生稳定的磁悬浮。

恩肖理论中的两个条件后来被布朗贝克在1939年应用于磁场或电场中磁性介质或电介质的稳定性。Brubeck指出,相对磁导率小于1的磁性介质可以在静态磁场中保持稳定。

相对磁导率小于1的磁性材料通常具有抗磁性。这种类型的磁悬浮通常被称为抗磁悬浮。然而,抗磁性物质的磁灵敏度的绝对值通常很低。具有最大磁灵敏度的抗磁物质是热解碳,其磁灵敏度为400e-6。因此,抗磁物质的悬浮通常需要相对强的磁场。金属铋、锑、水和大多数有机物都是抗磁的。2010年诺贝尔物理学奖获得者安德烈·盖姆(Andre Geim)在1997年首次成功悬挂了一只带有16t磁场的青蛙。

超导斥力悬浮

除了抗磁质外超导体处于超导态时,由于迈斯纳效应磁通不能穿透超导体,其磁化率等于-1,所以其满足布鲁贝克推论的条件,这种悬浮称为超导体斥力悬浮。

超导钉扎悬浮

对于不理想的II型超导体,它具有钉扎效应。当非理想II型超导体处于混合状态时,非理想II型超导体可以探测并钉住磁力线,并利用磁场产生钉住力。磁浮也可以通过钉扎效应产生。这种悬浮被称为钉扎悬浮或量子悬浮。

涡流悬浮

对于常规磁性介质,如弱磁性材料,其相对磁导率接近1。当在物体表面或内部产生涡流时,这相当于产生抗磁效应,因此物体的等效相对磁导率小于1。当然,脊椎的悬浮也可以用伦茨定律来解释。涡流悬挂通常采用交流电源、电磁铁和铜、铝等导电弱磁材料作为悬挂物。

电动悬浮

电悬浮也是涡流的原理,但涡流不是由磁源的变化引起的,而是由磁铁和弱磁性材料之间的相对运动引起的。例如,如果磁铁(永磁体或超导磁体)在铝板或铜板上快速移动,则会在铝板或铜板上感应涡流。涡流阻碍磁铁与铜板和铝板之间的相对运动,在运动方向上产生磁阻,并在垂直方向上产生升力,从而使物体悬浮。

主动控制悬浮

主动控制悬浮是对不能够自稳的悬浮系统采用闭环控制的方法是悬浮稳定的一种悬浮技术。电磁吸力悬浮是主动控制悬浮的一种。

此外,还有共振悬浮、自旋稳定悬浮和其他形式的悬浮技术。

以上是小编今天的分享。我希望它能帮助你。


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