磁懸浮運(yùn)作原理

磁懸浮原理是什么呢？不知道的小伙伴來(lái)看看小編今天的分享吧! 

磁懸浮利用磁場(chǎng)同名相斥的原理，通過(guò)控制斥力的大小和方向使斥力和重力的大小相等，讓上方的磁體懸浮于空中。

磁懸浮技術(shù)的系統(tǒng)，是由轉(zhuǎn)子、傳感器、控制器和執(zhí)行器4部分組成，其中執(zhí)行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設(shè)在參考位置上，轉(zhuǎn)子受到一個(gè)向下的擾動(dòng)，就會(huì)偏離其參考位置，這時(shí)傳感器檢測(cè)出轉(zhuǎn)子偏離參考點(diǎn)的位移，作為控制器的微處理器將檢測(cè)的位移變換成控制信號(hào)，然后功率放大器將這一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制電流，控制電流在執(zhí)行磁鐵中產(chǎn)生磁力，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子返回到原來(lái)平衡位置。因此，不論轉(zhuǎn)子受到向下或向上的擾動(dòng)，轉(zhuǎn)子始終能處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。

磁懸浮的分類：

抗磁質(zhì)懸浮

1842年，英國(guó)物理學(xué)家Earnshow在研究點(diǎn)粒子集在靜電力作用下的穩(wěn)定靜止問(wèn)題時(shí)提出著名的恩肖理論，這個(gè)定理后來(lái)被推廣到滿足平方反比例定律力場(chǎng)中的物體靜止平衡問(wèn)題。

恩肖指出，物體處于穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)需要兩個(gè)條件，物體在平衡點(diǎn)處合力為零同時(shí)物體在平衡點(diǎn)處合力的通量小于零。其中第二條件，合力通量小于零保證了物體的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，也就是物體受到擾動(dòng)后，所受到的合力仍然指向平衡點(diǎn)。

對(duì)于永磁體與鐵磁質(zhì)、永磁體之間的作用力滿足平方反比關(guān)系，所以根據(jù)恩肖理論，永磁體之間或者永磁體與鐵磁質(zhì)之間是不可能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁懸浮的。

恩肖理論中的兩個(gè)條件后來(lái)被布魯貝克（Braunbeck）于1939年應(yīng)用于磁介質(zhì)或者電介質(zhì)在磁場(chǎng)或者電場(chǎng)中的穩(wěn)定問(wèn)題。布魯貝克指出對(duì)于相對(duì)磁導(dǎo)率小于1的磁介質(zhì)可以在靜磁場(chǎng)中保持穩(wěn)定。

相對(duì)磁導(dǎo)率小于1的磁材料，通常成為抗磁質(zhì)，這種磁懸浮通常稱為抗磁質(zhì)懸浮。但是抗磁質(zhì)的磁化率絕對(duì)值往往很小，磁化率最大的抗磁質(zhì)為熱解碳，其磁化率為-400e-6，所以抗磁質(zhì)懸浮往往需要比較強(qiáng)的磁場(chǎng)。金屬金屬鉍、銻、水以及絕大多數(shù)的有機(jī)物都是抗磁質(zhì)，2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者安德烈- 蓋姆在1997首次成功用16T的磁場(chǎng)將一只青蛙懸浮。

超導(dǎo)斥力懸浮

除了抗磁質(zhì)外超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，由于邁斯納效應(yīng)磁通不能穿透超導(dǎo)體，其磁化率等于-1，所以其滿足布魯貝克推論的條件，這種懸浮稱為超導(dǎo)體斥力懸浮。

超導(dǎo)釘扎懸浮

對(duì)于非理想第二類超導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，其具有釘扎效應(yīng)，當(dāng)非理想第二類超導(dǎo)體處于混合態(tài)時(shí)，非理想第二類超導(dǎo)體可以俘獲并釘扎磁力線，與磁場(chǎng)產(chǎn)生釘扎力，利用釘扎效應(yīng)也可以產(chǎn)生磁懸浮，這種懸浮稱為釘扎懸浮或者量子懸浮。

渦流懸浮

對(duì)于常規(guī)磁介質(zhì)，比如弱磁性材料，其相對(duì)磁導(dǎo)率接近于1，當(dāng)其表面或者內(nèi)部產(chǎn)生渦流時(shí)，相當(dāng)于產(chǎn)生抗磁效應(yīng)，使物體等效相對(duì)磁導(dǎo)率小于1。當(dāng)然渦流懸浮也可以利用，楞次定律來(lái)解釋。渦流懸浮通常使用交流電源、電磁鐵和導(dǎo)電的弱磁材料比如銅、鋁作為懸浮物體。

電動(dòng)懸浮

電動(dòng)懸浮也是渦流原理，但是渦流的產(chǎn)生并不是因?yàn)榇旁唇蛔儯且驗(yàn)榇朋w與弱磁性材料之間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。比如，磁體（永磁體或者超導(dǎo)磁體）在鋁板或者銅板上快速移動(dòng)，那么鋁板或者銅板上會(huì)感應(yīng)渦流，渦流阻礙磁體與銅板與鋁板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生磁阻力，垂直方向產(chǎn)生使物體可以懸浮浮力。

主動(dòng)控制懸浮

主動(dòng)控制懸浮是對(duì)不能夠自穩(wěn)的懸浮系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方法是懸浮穩(wěn)定的一種懸浮技術(shù)。電磁吸力懸浮是主動(dòng)控制懸浮的一種。

此外還有諧振懸浮、自旋穩(wěn)定懸浮等多種形式的懸浮技術(shù)。

以上就是小編今天的分享了，希望可以幫助到大家。

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