Magnetisk levitation

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Leviterande skiva av pyrolytisk grafit.

Magnetisk levitation (maglev) är en metod, med vilken ett objekt hålls suspenderat utan annat stöd än magnetfält. Magnetiskt tryck utnyttjas för att motverka de gravitationella effekterna och andra accelerationer.

Earnshaws teorem visar att med enbart ferromagnetiska eller paramagnetiska material är det omöjligt att levitera stabilt mot gravitation. Med användning av servomekanismer, diamagnetiska material, supraledning eller system som inbegriper virvelströmmar kan dock detta åstadkommas.

Tillämpningar[redigera | redigera wikitext]

Transporter[redigera | redigera wikitext]

Metoden har tillämpningar exempelvis för att lyfta, styra och driva fordon, oftast tåg och för magnetiska lager. Vinsten är att bromsande friktion minimeras så att fordonet drar mindre energi än traditionella fordon på hjul.

För tåg har metoden potential att vara snabbare, tystare och mjukare än rälsbundna system. Energin som krävs för att lyfta tågen är vanligtvis en mindre procent av totala energitillförseln, eftersom mest energi används för att överkomma luftmotståndet, precis som vid konventionella höghastighetståg.

Den kanske mest kända tillämpningen av höghastighets Maglev-teknik, som opererar i kommersiell trafik är en demonstrationslinje med den tysk-byggd Transrapid tåget i Shanghai, Kina, som transporterar personer 30 km till flygplatsen på bara 7 minuter 20 sekunder, med en toppfart på 431 km/h, och med en genomsnittshastighet på 250 km/h. Under ett test den 12 november 2003 uppnådde maglevtåget i Shanghai en hastighet på 501 km/h, vilket är världsrekordet för omodifierade tåg.

Diamagnetisk levitation[redigera | redigera wikitext]

En levande groda leviterar inuti ett 32 mm diameter vertikalt hål av en Bitterelektromagnet i ett magnetfält om cirka 16 Tesla vid Radboud Universitets High Field Magnet Laboratory i [[Nijmegen], Nederländerna.] Fotot togs av Andre Geim, som senare fick såväl Ignobelpriset för detta arbete som Nobelpriset för grafen. Direkt länk till video.

En diamagnetisk substans repellerar ett magnetfält. Alla material har diamagnetiska egenskaper, men effekten är mycket svag. Den överflyglas vanligen av objektets paramagnetiska eller ferromagnetiska egenskaper, vilka verkar på motsatt sätt. Alla material i vilka den diamagnetiska komponenten dominerar kommer att repelleras av en magnet.

Earnshaws teorem gäller inte för diamagneter. Dessa uppträder på motsatt sätt än normala magneter till följd av att deras relativa permeabilitet μr < 1 (det vill säga negativ magnetisk susceptibilitet).

Diamagnetisk levitation kan användas för att levitera mycket lätta stycken av pyrolytisk grafit eller vismut ovanför en ganska stark permanentmagnet. Eftersom vatten huvudsakligen är diamagnetiskt, har denna teknik använts för att levitera vattendroppar och även levande djur, såsom en gräshoppa, en groda och en mus.[1] De magnetfält som krävs för detta är mycket höga, runt 16 Tesla och skapar därför problem, om det finns ferromagnetiska material i närheten.

Minimumkriteriet för diamagnetisk levitation är  B \frac{dB}{dz} = \mu_0 \, \rho \, \frac{g}{\chi} , där:

Under antagande om ideala förhållanden längs solenoid magnetens z-riktning:

En supraledande leviterande permanentmagnet

Diamagnetisk stabilisering[redigera | redigera wikitext]

En permanentmagnet kan hållas stabilt svävande av olika konfigurationer starka permanentmagneter och starka diamagneter. När supraledande magneter används, kan en permanentmagnets levitation till och med stabiliseras med den obetydliga diamagnetismen hos vattnet i mänskliga fingrar.[2]

Historik[redigera | redigera wikitext]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Noter och referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b] "The Frog That Learned to Fly". Radboud Universität Nijmegen. Retrieved 19 October 2010. Geims redogörelse för diamagnetisk levitation finns i Geim, Andrey. "Everyone's Magnetism. Physics Today. September 1998. pp. 36–39. Läst 2013-13-13. För experimentet med Berry, se Berry, M. V.; Geim, Andre. (1997). "Of flying frogs and levitrons". European Journal of Physics 18: 307–313. Retrieved 2013-13-13.
  2. ^ Diamagnetically stabilized magnet levitation
  3. ^ linear Electric Machines- A Personal View Eric R. Laithwaite, FELLOW, IEEE, PROCEEDINGS of the IEEE, Vol. 63, No. 2 (feb 1975<<<<<<<<<<<<<9
  4. ^ "Design and Analysis of a Novel Low Loss Homopolar Electrodynamic Bearing." Lembke, Torbjörn. Doktorsavhandling. Stockholm: Universitetsservice US AB (2005). ISBN 91-7178-032-7

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]