<p class="ql-block"> 磁悬浮模型</p> <p class="ql-block">宁波市海曙中心小学206班 金子昂</p> <p class="ql-block"> 磁悬浮一般指磁悬浮技术。磁悬浮技术，是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。目前的悬浮技术主要包括磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、电悬浮、粒子束悬浮等，其中磁悬浮技术比较成熟。磁悬浮技术实现形式比较多，主要可以分为系统自稳的被动悬浮和系统不能自稳的主动悬浮等。</p> <p class="ql-block"> 原理：磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。</p> <p class="ql-block"> 磁悬浮潜水电泵是经多年实践研制而成的专利产品，它实现了世界潜水电泵领域重大突破，有效解决了传统潜水电泵的种种弊端：如转换效率偏低、耗电过高、扬程受限、轴承易损、检修频繁等。广泛应用于工矿企业的供排水、农田灌溉及高原、山区供水等领域。</p> <p class="ql-block"> 磁悬浮离心式鼓风机是风机的一种，它是将磁悬浮技术和高速电机技术融入传统风机之中所形成的一种高效、节能、环保的新型鼓风机，广泛应用于工厂、矿井、隧道等的通风；城市污水处理；风洞风源等工业项目中。</p> <p class="ql-block"> 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，行走时不同于其他列车需要接触地面，只受来自空气的阻力，高速磁悬浮列车的速度可达每小时400公里以上，中低速磁悬浮则多数在100-200公里/小时。</p> <p class="ql-block"> 磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。</p><p class="ql-block"> 悬浮系统:主要依靠轨道底部线圈和车载电磁铁之间产生电动斥力来实现。</p><p class="ql-block"> 导向系统:主要依赖于轨道侧壁线圈和车载电磁铁相互作用来实现。</p><p class="ql-block"> 推进系统:根据Maxwell电磁场动力学理论,采用直线电机作为动力系统，并借助于在运行过程中产生电磁推力来推动和维持列车运行。</p> <p class="ql-block"> 磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度非常快，可以超过500 千米/小时；无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护。由于无需车轮，不存在轮轨摩擦而产生的轮对磨损，减少了维护工作量和经营成本。 </p><p class="ql-block"> 磁悬浮列车的缺点：在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。要克服很大的惯性，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子，如果突然停电，靠滑动摩擦是很危险的。而对于磁悬浮，当遭遇突然停电，采取的是机械臂锁死轨道强制停车，这正是磁悬浮相对于轮轨滑动摩擦制动方式而言会更加危险，会导致车毁人亡的悲剧。</p> <p class="ql-block">步骤1:用大角铁把大绿板和小绿板固定在一起。</p> <p class="ql-block">步骤2:四个磁座用4mm螺丝安装装在大绿板如图位置。</p> <p class="ql-block">步骤3:四颗磁铁放入磁座内，所有磁铁的朝向一致。</p> <p class="ql-block">步骤4:两颗磁铁套入木棒，并用O型密封圈固定。</p> <p class="ql-block">步骤5:木棒上的磁铁间距和绿板上的磁铁保持一致，如图木棒置于上方，磁铁同一朝向时，将悬浮在上方。</p> <p class="ql-block"> 磁悬浮模型做好了，让我们来试一试吧。</p> <p class="ql-block"> 实验原理：利用磁铁同性相斥，异性相吸的原理，通过底座的四个磁铁和木棒的两块磁铁同级相互排斥，产生一个相排斥的力 ，使木棒悬浮在空中。调节木棒上磁铁的位置，使木棒上的磁铁尽量与底座上的磁铁上下对齐，但木棒上靠尖端的磁铁尽可能的稍后前移(产生一个顶力)，木棒在磁力的作用下悬浮在空中，用手转动木棒由于摩擦力很小，它可以长时间的转动。</p> <p class="ql-block"> 磁浮有3个基本原理：第一个原理是当靠近金属的磁场改变，金属上的电子会移动，并且产生电流。第二个原理就是电流的磁效应。当电流在电线或一块金属中流动时，会产生磁场。通电的线圈就成了一块磁铁。磁浮的第三个原理我们就再熟悉不过了，磁铁间会彼此作用，同极性相斥，异极性相吸。</p><p class="ql-block"> 现在看看磁浮是如何作用的：磁铁从一块金属的上方经过，金属上的电子因磁场改变而开始移动 （原理一）。电子形成回路，所以接着也产生了本身的磁场（原理二）。图 1 以最简单的方式来表达这个过程，移动中的磁铁使金属中出现一块假想的磁铁。 这块假想磁铁具有方向性，因是同极性相对，因此 会对原有的磁铁产生斥力。</p> <p class="ql-block"> 也就是说，如果原有的磁铁是北极在下，假想磁铁则是北极在上；反之亦然。因为磁铁的同极相斥（原理三），让磁铁在一块金属上方移动，结果会对移动中的磁铁产生一股往上推动的力量。如果磁铁移动得足够快，这个力量会大得足以克服向下的重力，举起移动中的磁铁。 所以当磁铁移动时，会使得自己浮在金属上方，并靠着本身电子移动产生的力量保持浮力。这个过程就是所谓的磁浮，这个原理可以适用在列车上。</p>