磁悬浮车(磁悬浮列车有什么黑科技吗?为什么能跑这么快)
磁悬浮列车算是地面上跑得最快的交通工具了,速度可达600公里每小时,相当于从西安到重庆只需一个多小时,比动车节省3个小时。你们是不是以为磁悬浮列车只是把磁铁铺在地上,再把磁铁安装在列车上就可以了?虽然可以这样理解,但磁悬浮列车实际上要复杂一点。想要实现磁悬浮列车需要满足三个点:第一是推动列车前进,第二是悬浮,第三是保持列车居中平衡。
不过最重要的一点也是磁悬浮的核心技术是超导体,因为列车使用的不是一般的永磁体,而是使用电生磁的方式。比如这颗螺栓本身是没有任何磁力的,用电线把它绕一圈,然后电线通上电,这颗螺栓就会变成一块磁铁,称为电磁体。
电磁体有一个特点注意,这里后面会考,只要切换电流方向,磁铁磁极也会改变,增加电流,磁力也会变大,切断电源后它又会变成那颗普通的螺栓。但是这里有一个问题,因为任何物体都是有电阻的,所以电磁体会出现发热问题。
科学家发现某些物体一旦到了很低的温度,体内的电阻就消失了。如果这块物体没有电阻,我们称之为超导体,超导体不会发热,也不会损耗电力。如果往这块超导体注入电流,理论上电流会一直在超导体内永久存在。磁悬浮列车用的就是这种超导体。
那怎么把这个线圈维持超导体状态?难道要一直保持超低温吗?还真是,磁悬浮列车有一套液氮降温系统,这套系统的液氮不断地为线圈降温,使它保持在零下196度,变成气体的氮气会回到压缩机制作液氮,就这样不断的循环。四个超导磁铁为一组,列车的两侧有许多组这样的超导体。
前面说到改变电流方向,电磁铁的磁极也会改变,推动列车前进。可以利用这一特点把磁铁放在轨道两侧,利用磁铁同性相斥异性相吸的原理,通过改变电流方向,改变磁极,把列车推动一格,就这样不断改变电流方向,推动列车前进。
有伙伴可能会发问了,明明磁铁在轨道两侧,轨道地下没有磁铁,列车是怎么漂浮起来的?把列车想象成这块磁铁,轨道的磁铁有南极和北极。如果列车这一侧是南极,那轨道旁的磁铁下边的是南极,上边是北极,把列车往上推和往上吸引,这就是列车能扶起来的原理。不过列车静止时是没有磁力的,所以还是会有轮胎,只不过跑起来后会像飞机一样收回车身。
·最后一个问题,列车的电力是哪里来的?轨道下面和列车下面都有一圈圈的线圈,利用电能感应,相当于手机无线充电技术。有伙伴担心这么多电荷磁会不会对人体造成影响?列车设有屏蔽墙,屏蔽磁场,这样就不用担心身体安全了。
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