Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Интересные факты, Интересные электротехнические новинки » Магнитная левитация - что это такое и как это возможно
Количество просмотров: 52033
Комментарии к статье: 6


Магнитная левитация - что это такое и как это возможно


Слово «левитация» происходит от английского «levitate» - парить, подниматься в воздух. То есть левитация — это преодоление объектом гравитации, когда он парит и не касается опоры, не отталкиваясь при этом от воздуха, не используя реактивную тягу. С точки зрения физики, левитация — это устойчивое положение объекта в гравитационном поле, когда сила тяжести скомпенсирована и имеет место возвращающая сила, обеспечивающая объекту устойчивость в пространстве.

В частности магнитная левитация — это технология подъёма объекта с помощью магнитного поля, когда для компенсации ускорения свободного падения или любых других ускорений используется магнитное действие на объект. Именно о магнитной левитации и пойдет речь в данной статье.

Магнитная левитация - что это такое и как это возможно

Магнитное удержание объекта в состоянии устойчивого равновесия можно реализовать несколькими способами. Каждый из способов имеет свои особенности, и к каждому можно предъявить претензии, вроде «это не настоящая левитация!», и так оно на самом деле и будет. Настоящая левитация в чистом виде недостижима.

Так, теорема Ирншоу доказывает, что, используя только ферромагнетики, невозможно устойчиво удерживать объект в гравитационном поле. Но несмотря на это, с помощью сервомеханизмов, диамагнетиков, сверхпроводников и систем с вихревыми токами возможно достичь подобие левитации, когда какой-нибудь механизм помогает объекту сохранять равновесие, когда тот поднят над опорой магнитной силой. Однако обо всем по порядку.

 

Электромагнитная левитация с системой слежения

Применив схему на базе электромагнита и фотореле можно заставить левитировать небольшие металлические предметы. Предмет будет парить в воздухе на некотором расстоянии от неподвижно закрепленного на стойке электромагнита. Электромагнит получает питание, пока фотоэлемент, закрепленный в стойке, не затенен парящим предметом, пока на него попадает достаточно света от неподвижно закрепленного контрольного источника, это значит, что объект нужно притянуть.

Левитирующий глобус

Когда объект достаточно приподнят, электромагнит отключается, поскольку в этом момент тень от перемещенного в пространстве объекта падает на фотоэлемент, перекрывая свет источника. Объект начинает падать, но упасть не успевает, так как снова включился электромагнит. Так, отрегулировав чувствительность фотореле, можно добиться эффекта, при котором объект будет как-бы висеть на одном месте в воздухе.

 

На самом деле объект непрерывно то падает, то вновь немного приподнимается электромагнитном. Получается иллюзия левитации. На этом принципе основана работа «левитирующих глобусов» - довольно необычных сувениров, где к глобусу прикреплена магнитная пластина, с которой и взаимодействует электромагнит, скрытый в подставке.

Диамагнитная левитация

Диамагнитная левитация

Графитовый грифель от простого карандаша является диамагнетиком, то есть веществом, которое намагничивается против внешнего магнитного поля. В определенных условиях происходит полное вытеснение магнитного поля из материала диамагнетика, например графитовый грифель обладает высокой магнитной восприимчивостью, и начинает парить над неодимовыми магнитами даже при комнатной температуре.

Для устойчивости эффекта магниты следует собрать в шахматном порядке (полюса магнитов), тогда графитовый стержень не выскользнет из «магнитной ловушки» и будет левитировать.

Магнитная ловушка

Редкоземельный магнит с индукцией всего 1 Тл может висеть между пластинами висмута, а в магнитном поле с индукцией 11 Тл можно между пальцами стабилизировать «левитацию» маленького неодимового магнита, поскольку руки человека являются диамагнетиком, как и вода.

Левитирующая лягушка

Известен достаточно широко распространенный опыт с левитирующей лягушкой. Животное аккуратно помещают над магнитом, который создает магнитную индукцию больше 16 Тл и лягушка, демонстрируя диамагнитные свойства, фактически зависает в воздухе на небольшом расстоянии от магнита.

 

Левитация магнита над сверхпроводником (эффект Мейснера)

Пластина из оксида иттрия-бария-меди охлаждается до температуры жидкого азота. В этих условиях пластина становится сверхпроводником. Если теперь положить неодимовый магнит на подставку над пластиной, а затем подставку из под магнита вытащить, то магнит зависнет в воздухе — будет левитировать.

Даже небольшой магнитной индукции порядка 1 мТл достаточно чтобы магнит, будучи положен на пластину, приподнялся над охлажденным высокотемпературным сверхпроводником на несколько миллиметров. Чем выше индукция магнита — тем выше он поднимется.

Дополнительно: Демонстрация эффекта Мейснера на видео

Левитация магнита над сверхпроводником (эффект Мейснера)

Дело здесь в том, что одно из свойств сверхпроводника — выталкивание магнитного поля из сверхпроводящей фазы, и магнит, отталкиваясь от этого магнитного поля противоположного направления как-бы всплывает и продолжает парить над охлажденным сверхпроводником до тех пор, пока он не выйдет из сверхпроводящего состояния.

Левитация в условиях вихревых токов

Вихревые токи (токи Фуко), наводимые переменными магнитными полями в массивных проводниках также способны удерживать предметы в левитирующем состоянии. Например катушка с переменным током может левитировать над замкнутым кольцом из алюминия, а алюминиевый диск будет парить над катушкой с переменным током.

Левитация в условиях вихревых токов
Левитация в условиях вихревых токов

Объяснение здесь такое: по закону Ленца, индуцируемый в диске или в кольце ток будет создавать такое магнитное поле, что его направление станет препятствовать причине его вызывающей, то есть в каждый период колебаний переменного тока в индукторе, в массивном проводнике будет индуцироваться магнитное поле противоположного направления. Так, массивный проводник или катушка подходящий формы смогут левитировать все время пока включен переменный ток.

Неодимовый магнит внутри медной трубы

Аналогичный механизм удержания проявляется, когда неодимовый магнит роняют внутри медной трубы — магнитное поле индуцированных вихревых токов направлено противоположно магнитному полю магнита.

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Интересные факты, Интересные электротехнические новинки

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Демонстрация эффекта Мейснера: сверхпроводники и левитация
  • Сверхпроводящие магниты
  • Магнитная яма Николаева
  • Магнитное поле Земли
  • Как сделать электромагнит в домашних условиях
  • Все о магнитах - интересные факты, самые популярные вопросы и ответы
  • Левитация и эффект Бифельда-Брауна, ионный ветер - как это работает
  • Метаматериал для усиления магнитных полей
  • Летающие скейтборды - технологии магнитного подвеса скейтбордов
  • Катушки индуктивности и магнитные поля
  • Категория: Интересные факты, Интересные электротехнические новинки

    Магниты, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Денис |

    Магнитное поле, будь то поле природного магнита или электромагнита, может быть отталкивающим (если мы приближаемся к полюсам одного знака) или притягивающим. В магнитолевитационном поезде отталкивающее магнитное поле становится более интенсивным по мере уменьшения расстояния, поэтому его калибруют, поскольку всегда существует расстояние, зависящее от силы тока, проходящего через электромагниты, в котором отталкивающее магнитное поле точно компенсирует вес левитирующего объекта. Другой тип магнитной левитации может возникать в сверхпроводниках при очень низких температурах, поскольку возникает механизм компенсации проходящего через них магнитного поля.

      Комментарии:

    #2 написал: Peggiera |

    Мне задали подготовить доклад на тему магнитнй левитации. Сможете ответить? Какие перспективы развития магнитной левитации в будущем, и как этот технологический прорыв может повлиять на различные отрасли промышленности, включая транспорт, энергетику и медицину?

      Комментарии:

    #3 написал: Андрей Повный |

    Peggiera,
    Магнитная левитация - это технология, которая использует магнитные поля для поддержания объекта в воздухе, без необходимости использования механических контактов. Эта технология уже нашла применение во многих областях, таких как магнитные поезда, подвесные системы и подшипники, и является перспективным направлением для дальнейшего развития.

    В будущем, магнитная левитация может стать ключевой технологией во многих отраслях промышленности, таких как транспорт, энергетика и медицина. В транспорте магнитные поезда на магнитной левитации могут стать более эффективными и безопасными, чем обычные поезда на рельсах, а также могут пройти большие расстояния за более короткий период времени. В энергетике, магнитная левитация может быть использована для создания эффективных и надежных магнитных подшипников, которые уменьшают трение и повышают эффективность турбин и генераторов. А в медицине, магнитная левитация может быть использована для создания новых методов лечения и диагностики, таких как магнитные пинцеты для манипулирования клетками и тканями в организме.

      Комментарии:

    #4 написал: Алексей |

    Магнитная левитация, или маглев, это технология, позволяющая поддерживать объект во взвешенном состоянии без физического контакта с поверхностью. Она основана на использовании магнитных сил, которые действуют между магнитами с противоположными полярностями. Для маглев-технологии применяются суперпроводники или постоянные магниты. Когда объект, оборудованный магнитами, подходит к магнитной дорожке, возникают магнитные силы, которые уравновешивают гравитацию, и объект "поднимается" над поверхностью дорожки, плавно левитируя. Маглев используется в транспортных системах, таких как поезда магнитной левитации (маглев-поезда), которые могут двигаться без трения и высокой скоростью, а также в других технологиях, таких как магнитные подвески для хранения или медицинских устройств для левитации объектов в вакуумных камерах. Магнитная левитация предоставляет уникальные возможности для создания инновационных технологий и транспортных систем будущего.

      Комментарии:

    #5 написал: Гость |

    Магнитная левитация - это процесс подъема и перемещения объектов с использованием магнитных сил. Это возможно благодаря тому, что магнитные поля могут взаимодействовать друг с другом, создавая подъемную силу.

    Одним из примеров магнитной левитации является поезд на магнитной подвеске, который использует мощные магниты для подъема и движения по рельсам. Магниты на поезде создают магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым рельсами, и поднимает поезд над поверхностью.

    Магнитная левитация имеет множество применений, включая транспортировку материалов, ускорение процессов и улучшение эффективности производства. Она также может использоваться в медицине для лечения заболеваний, связанных с гравитацией, и в космических исследованиях для создания более эффективных ракетных двигателей.

    Магнитная левитация требует очень точной настройки магнитных полей и может быть сложной в реализации. Однако с развитием технологий и улучшением понимания магнитных взаимодействий, магнитная левитация может стать более доступной и широко используемой в будущем.

      Комментарии:

    #6 написал: Иван |

    Магнитная левитация возможна благодаря тому, что магнитное поле может создавать силы, которые могут противодействовать силе тяжести. При помощи магнитной левитации можно создать транспортные системы, которые подвешивают, направляют и приводят в движение транспорт, в поезде, с помощью магнитной левитации. Существует несколько способов создания магнитной левитации, включая использование электронных источников, диамагнетиков и сверхпроводников. Например, сверхпроводники при сильном охлаждении полностью используют электрическое сопротивление и могут использоваться для стабильной левитации. Магнитная левитация имеет широкое практическое применение, в том числе использование в маглевах, магнитных подшипниках, показные работы и охрану окружающей среды.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.