人类日常生活中所使用到的交通工具,有自行车,公车,电车,汽车,火车,船,飞机等,我们把这些运送人或物品从一个地方到另外一个地方的东西,称为运输工具.这些运输工具为了要移动,有些车子加的是汽油,有些车子加柴油,也有一部分的车子使用的是天然气或电力.然而,在地面上的这些交通工具,主要靠轮子与地面的摩擦力行走,但是也因为摩擦力,使得它们的速度有一个上限(约300公里).为了要有更快速,廉价,安全且不制造污染的交通工具.磁浮列车,这种完全符合未来要求的新交通工具,正由几个国家很努力的发展当中.
磁浮列车是利用磁力使车体浮起来,因为并没有与轨道直接接触,因此能将阻力减到最小,在前进的时候,利用电与磁的交互作用,可以使磁浮列车前进及後退.磁浮列车使用了许多的电磁铁,电磁铁的好处就是可以用电流方向来改变磁极,不但方便而且容易控制.
原 理
(一)电流的磁效应
在螺旋形的导线上通电,就会在螺旋形导线的中间产生感应磁场,而此感应磁场的大小和导线圈数及电流成正比,当电流断路时感应磁场也会同时消失.磁场方向可由安培右手定则决定:右手四指的方向依照导线电流方向握起 则姆指方向则为感应磁场的N极.
(二)磁浮列车浮起的原理
永久磁铁或电磁铁异极会相吸,同极却有极强的排斥力,磁浮列车能浮起来就是利用这个原理.而车体的重量并不轻,若要靠磁铁相吸及相斥的力量将它浮起来,车上及轨道上的磁力就必须要很强.因此搭配使用电磁铁和永久磁铁,除了可增强磁性之外还可以节省一部分的电力.
(三)磁浮列车前进的原理
磁浮列车的前进原理是利用1线性马达. 线性马达将原来普通马达转动的力量转 换为直线移动的力量.同样利用磁力的 排斥力与吸引力,使得浮在轨道上的列 车能向前加速或减速,由於车体与轨道 间没有摩擦力,能量不会因此而消耗.
注1 线性马达:将马达与直线动作机构结合 为一体,即称为线性马达.
常导型&超导型
磁浮列车分为常导型和超导型两大类.
常导型也常称为磁吸型,以德国的transrapid为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸引力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小,一般为10毫米左右.常导型高速列车的速度可达每小时400~500公里,适合於城市间的长距离快速运输.
超导型磁浮列车也称超导磁斥型,以日本MAGLEV为代表.它是利用超导磁体产生的强磁场,列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大,一般为100毫米左右,速度可达每小时500公里以上.
虽然利用一般电磁铁的相吸相斥亦可制造磁浮列车,但配有高温超导体的磁浮列车由於磁力较强,故可浮的较高;一般仅使用电磁铁的磁浮列车其离地面高度仅1公分,而采用超导体者可达10公分.於实际应用上,此种差异则会造成相当大的影响:若列车运行时遭遇地震,离地10公分的磁浮列车自然会叫离地仅1公分高的磁浮列车安全许多.
吸引式&感应反斥式
由於磁铁有同极相斥和异极相吸两种形式,故有两种相应的形式:
感应反斥式是利用磁铁同极相斥原理而设计的电磁运行系统的磁浮列车,是利用车上超导体电磁铁形成的磁场,与轨道上线圈形成的磁场所生的相斥力使车体悬浮於铁路.吸引式是利用磁铁异极相吸原理而设计的电动力运行系统的磁浮列车,没有生命的它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁,在T型导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板
,控制电磁铁的电流使电磁铁和导轨间保持10~15毫米的间隙,并使导轨钢板的吸引力与
