你知道世界上最快的车是谁吗？它运行的原理是什么吗？

发布者：倚窗望月 2023-10-25 03:39

早在1922年，德国人赫尔曼肯佩尔就发明了电磁原理并申请了专利。在上世纪60年代后，有德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮运输系统的研发。中国第一辆磁悬浮列车于2003年1月正式在上海运行。

它的悬浮原理是，在铁轨两边安装了一排排8字形的导线线圈，那8字形的线圈就是一根不提供电源的电线。我们都知道法拉第定律，当线圈放在磁场中时，它会受到一些力，这种力就像，当我们在两侧的线圈之间旋转一个永磁体，磁铁的磁力线会穿过线圈，从而感应出一些电动势，就是电子运动的趋势，它能够克服导体电阻对电流的阻力，使电荷在闭合的导体回路中流动的一种作用。

在车体两侧都排放有超导磁体，你可把它理解成一个长形永磁体。当这个条形磁体向前运动时，磁体的磁力线将穿过位于两侧的8字形线圈。根据法拉第定律，电动势将在8字形线圈的两个环路中感应电动势。但这8字线圈是扭曲的，这就意味着由于永磁体的存在，作用在上面的利益是相反的方向，这时线圈中感应的静电动势将为零。此时在8字形线圈中心的条形磁体无论它如何运动都不会对线圈产生任何影响。但当条形磁体稍微向下低一点时，8字形线圈的下环会经历更多的磁力线，因此与上环比就会产生更多的电动势，平衡被破坏，导致电流开始在线圈内部流动。当电流开始流动时，线圈中会产生两个极，上面的是南极，下面的是北极，根据磁铁同极排斥，异极相吸的原理，下面的北极会把条形磁铁往上推，而上面的南极会把条形磁铁往上拉。在这两股力的作用下，中间的条形磁铁就会往上移动，如果这个力大于重力，那么安装有磁铁的列车就能悬浮起来。随着列车的上升，施加在线圈上的力就会逐渐减小，当列车上升至8字形中心点时，就恢复了磁力平衡。那为什么悬浮列车还要用车轮？当列车刚起步慢速行驶时，磁力线切割慢，线圈中感应的电动是太小，这时的列车是无法悬浮的，底下的轮胎就派上用场了，但当它速度越来越快，产生的磁场就会越来越强，这时悬浮力大于列车的重力，列车就能成功悬浮了。

磁悬浮巧妙的运用了以下三种磁体，永磁体、电磁体、超导磁体。电磁体稍微解释一下，比如说这是一个普通螺栓，我们给它绕一圈导线，然后给导线通上电后，这个普通螺栓就具备了磁性，成了电磁体。假如我们切换了导电线的电流方向，电磁铁的南北极也会跟着改变，悬浮列车向前的推动力就是来源于此。

最重要的还是第三种超导磁体，它才是悬浮列车高科技部分。为什么列车上要用超导磁体？因为电磁体它是利用电通过导线圈产生的磁极，当电流过大、持续时间过长，这导电线就会因为电阻而产生热量，温度高的电磁体的磁场就会失效。但超导磁体它就不会发生这种情况，它利用超导材料制作而成，理论上它的电阻等于零，它能通过高强度的电流，也不会发热，因为它没有电阻就没有损耗。当超导体被线圈通电后，它就会变成一个超导磁体，具备有超强的磁性，电流会一直在超导线圈内部循环下去，基本不会有耗损，后续也无需再给它提供电源，但它也有一个缺陷，必须在一个超低温临界点的环境下工作，才具备有零电阻的特性。所以，就必须为它创造一个超低温环境。就这样，四个超导磁体为一个单元，被安放到了一个拥有液氮降温系统的隔热空间里面，然后悬浮列车的两侧安装有很多这种超导体单元。

前面我们说过电磁铁，它能利用改变电流方向的方法,去改变电磁铁的南北极，我们把电磁铁串成一串串，整齐排列安装在悬浮轨列车道两边。这些电磁铁就是负责推动火车前进的，它被称为推进线圈。下面为你们详细讲解一下超导体和电磁铁是如何组合起来推动火车向前进的。根据磁铁同极排斥，异极相吸的原理，电磁铁整体合力施加在列车超导体上的力是向前方的，这时的列车就会向前移动。当列车移动到磁极相互抵消位置时，电磁铁电流方向改变，然后它的磁极也跟着改变，又会再一次合力把列车往前推到下一个点，在不断反复改变磁极的循环下，列车就能一直往前走，这就是悬浮列车能高速移动的原理。