磁悬浮和超导的关系
超导和磁悬浮二者是两个不同的概念,但在应用上有一定联系。超导是导体在温度足够低的时候,其电阻趋近于零,几乎百分之百导电,没有功率损耗。磁悬浮列车若用超导体导电产生磁效应,就会比普通的导体产生的磁效应更强,更节省能量。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称为零电阻效应。这意味着当电流流过超导体时,不会发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,从而产生超强磁场。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,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。如果用超导体导电产生磁效应,就会比普通的导体产生的磁效应更强,更节省能量。因此,超导和磁悬浮列车都需要在低温下才能表现出最佳性能。磁悬浮和超导悬浮区别如下:超导磁悬浮列车和磁悬浮列车是两种不同的列车技术,它们的主要区别在于磁悬浮列车的超导元件是否被应用。磁悬浮列车是利用磁力使车体悬浮在轨道上方的一种列车,主要由磁铁、轨道、控制器等部分组成。其工作原理是利用磁铁的同极相斥、异极相吸的特性,将磁铁的磁力线垂直穿过车辆底部,使车辆与轨道之间的斥力大于车辆重力,从而保持车辆悬浮状态,减少摩擦力和阻力,使列车速度更快、更节能。而超导磁悬浮列车则是在磁悬浮列车的基础上进一步发展而来,利用超导材料制成的磁铁,通过低温冷却技术,使磁铁产生强大的磁场,从而提供更大的悬浮力和推力,使列车具有更高的速度和更大的载重量。
磁悬浮超导体原理
磁悬浮超导体原理当超导材料处于超导状态时,它们会排斥磁场,这意味着它们会对磁铁产生向上的浮力。这种浮力可以抵消磁铁的重量,使其悬浮在半空中。本文将详细介绍超导体磁悬浮的原理,以及实现超导磁悬浮的方法和注意事项。拓展知识定义超导磁悬浮主要是利用低温超导材料和高温超导材料实现悬浮的一种方式,低温超导技术采用在列车车轮旁边安装小型超导磁体,在列车向前行驶时,超导磁体则向轨道产生强大的磁场,并和安装在轨道两旁的铝环相互作用,产生一种向上浮力,消除车轮与钢轨的摩擦力,起到加快车速的作用。高温超导磁悬浮是一项利用高温超导块材磁通钉扎特性,而不需要主动控制就能实现稳定悬浮的技术。超导在运载上的其他应用可能还有用作轮船动力的超导电机、电磁空间发射工具及飞机悬浮跑道。实现超导磁悬浮的方法实现超导磁悬浮的方法有两种:低温法和高温法。低温法需要在极低的温度下工作,通常需要使用液态氦等制冷剂来冷却超导材料。这种方法虽然可以实现高精度的磁悬浮,但是成本较高,且难以推广到实际应用中。相比之下,高温法的工作温度较高,通常在液态氮的温度范围内。这种方法使用的超导材料多为稀土钡铜氧化物,它们需要在高温下进行热处理才能表现出超导性质。虽然精度不如低温法,但是成本较低,且易于推广到实际应用中。性质有人曾在超导材料做成的环中把电流维持两年半之久而毫无衰减。由此可以推导出电阻率的上限为10-23欧姆厘米,还不到最纯的铜的剩余电阻率的百万亿分之一。零电阻效应是超导态的两个基本性质之一。超导态的另一个基本性质是抗磁性,又称迈斯纳效应。即在磁场中一个超导体只要处于超导态,则它内部产生的磁化强度与外磁场完全抵消,从而内部的磁感应强度为零。也就是说,磁力线完全被排斥在超导体外面。
磁悬浮列车速度是多少?
磁悬浮列车的速度是400 km/h以上,而中低速磁悬浮列车的速度是100-200 km/h。磁悬浮列车(源于磁悬浮原理)是一种列车运输系统,它使用两组磁铁,一组用来排斥列车,将其推离轨道,另一组利用摩擦力使“悬浮列车”高速前进。在一些“中距离”线路上(通常为200至400英里(mi)/320至640公里(km)),磁悬浮列车可以与高速铁路和飞机很好地竞争。有了磁悬浮技术,就没有运动部件,火车是唯一的运动部件。列车沿着控制列车稳定性和速度的磁铁导轨运行,因此磁悬浮列车比传统列车更安静、更稳定,并能获得更高的速度。发展:20世纪40年代末,英国电气工程师、伦敦帝国理工学院教授埃里克·莱斯韦特(Eric Laithwaite)开发出了第一个全尺寸线性感应电机工作模型。1964年,他成为了帝国理工学院的重型电气工程教授,在那里他继续成功地开发了直线电机。由于直线电机不需要车辆和导轨之间的物理接触,因此在六七十年代成为先进运输系统中常见的固定装置。莱斯韦特加入了这样一个项目,履带式气垫船,虽然该项目在1973年被取消。
磁悬浮列车时速是多少?
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。优缺点由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点,因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时,超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素,它比目前最先进的高速火车少耗电30%。在500公里/小时速度下,每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2,比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触,震动小、舒适性较好,可是颠簸大对车辆和路轨的维修费用也要求极高。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦,发出的噪音较低。磁悬浮列车一般以5米以上的高架通过平地或翻越山丘,从而不可避免开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行,按飞机的防火标准实行配置。 即便有解决以上技术难题的手段,但是又牵涉到另外一个问题——钱。上海段约30公里的线路设计投资为100亿元人民币,而德国的两条线路,一条36.8公里长,将耗资约26亿欧元;另一条长度78.9公里,则将耗资32亿欧元(1欧元约等于8元人民币)。实际施工中,根据地形、路面及设计运送能力的不同,当然造价也会相差较大。但无论如何,一公里的路线至少需要8亿元人民币的投资,也就是说,1厘米线路就需要花费8000元来修建。分类及运作原理:1、相吸型:为EMS(电磁力悬浮或常导型悬浮)技术,借由磁铁吸引力使车辆浮起来,使用“T”形导轨,外表类似单轨铁路。车辆的两侧下部向导轨的两边环抱,内翻部分装有磁力强大的电磁铁,导轨底部设有钢板。钢板在上,电磁铁在下。所谓电磁铁,就是一个金属绕组,当电流流经绕组时,能产生磁力吸引钢板,因而车辆被向上抬举。当吸引力与车辆重力平衡,车辆就可悬浮在导轨上方的一定高度上。改变电流,也就改变磁感应强度,使悬浮的高度得到调整。德国Transrapid即是属于此类型,称做常导体磁浮列车。2、相斥型:为EDS(电动力悬浮或超导型悬浮)技术,借由磁铁排斥力使车辆浮起来,使用“U”形导轨,外表类似高速铁路。当列车向前进时,车辆下面的电磁铁就使埋在轨道内的绕组中感应出电流,使轨道内绕组也变成了电磁铁,而且它与车辆下的磁铁产生相斥的磁力,把车辆向上推离轨道。一旦发动很快就可以加速到时速50公里,行驶50至60公里的距离后就会在轨道上浮起来。沿着地面越“跑”越快,目前最高时速可达603公里(理论上还可以继续超越下去)。日本JR磁浮即是属于此类型,称做超导体磁浮列车。另有永磁性EDS(Inductrack),2007年在中国大陆辽宁省大连市虽有开发雏形,但现今已无下文。