Uz više od osam godina iskustva u odabiru astronomskih i znanstvenih ukrasa, osobno testira svaki projektor galaksije i Nixie sat prije preporuke.
Što je elektromagnetska levitacija? Za što se koristi?
Jeste li ikada čuli za Maglev vlakove u Japanu ili Transrapid vlakove u Europi? Jeste li upoznati s magnetno-levitacijskim vlakovima? To su vlakovi koji “lebde” iznad tračnica zahvaljujući magnetskom polju. Da biste saznali više, pročitajte ovaj članak u kojem ćete pronaći sve što trebate znati o elektromagnetskoj levitaciji i njezinoj ulozi u svijetu oko nas. Također možete istražiti našu kolekciju magnetskih globusa, koji koriste istu tu tehnologiju.
Razumijevanje elektromagnetske levitacije
U fizici i znanosti postoje dva temeljna koncepta koja leže u osnovi principa levitacije: elektromagnetski koncept, koji se generira pomoću reguliranih elektromagneta, i elektrodinamički koncept, koji se temelji na silama induciranih struja. Elektromagnetska levitacija definira se kao mehanizam koji omogućuje objektu da levitira pomoću magnetskog polja. Elektromagnetske sile koje djeluju na taj objekt omogućuju mu da se suprotstavi vlastitoj težini i lebdi bez pada.
Točnije, objekt je u stanju elektromagnetske levitacije kada lebdi iznad magnetske potpore bez da dolazi u dodir s njom. Vertikalna sila usmjerena odozdo prema gore uravnotežuje težinu objekta ili tijela. Transrapid vlakovi u Njemačkoj i Šangaju konkretni su primjeri elektromagnetske levitacije. Nasuprot tome, japanski Maglev vlakovi koriste elektrodinamičku levitaciju.
Kako funkcionira elektromagnetska levitacija?
Elektromagnetska levitacija omogućena je magnetskim silama. Da biste to razumjeli, prvo morate znati kako magneti djeluju. Vrlo je jednostavno! Počnimo s načelom da magnet može privlačiti ili odbijati feromagnetske materijale ovisno o položaju svojih polova. Sjeverni i sjeverni polovi se međusobno privlače, dok se sjeverni i južni polovi međusobno odbijaju.
Magnetski mehanizam nastaje kada se magneti aktiviraju naizmjenično (privlačeći se i odbijajući se). Sila gravitacije koja djeluje na lebdeći objekt nadoknađuje se tim silama. To održava stalnu udaljenost između objekta i tla, sprječavajući trenje. Taj mehanizam bez trenja također omogućuje brže kretanje. Za aktivaciju sustava elektromagnetske levitacije ili suspenzije koriste se elektromagneti i superprovodnici.
Elektromagneti
Elektromagnet je magnet koji se napaja električnom strujom. Pretvara električnu energiju u magnetsku energiju. Da bi to učinio, magnet se sastoji od magnetskog željeznog jezgre okružene zavojnicom od provodljive žice. Magnetsko polje se zatim stvara dok električna struja prolazi kroz elektromagnet. Zbog tog načela elektromagnet posjeduje snažnu mehaničku silu privlačenja. Zato se koristi u elektromagnetskoj levitaciji.
Superprovodnici
Superprovodnici su materijali koji mogu provoditi električnu struju savršeno, bez otpora ili gubitka energije. To je fenomen superprovodnosti. To je moguće postići hlađenjem materijala kako bi se uklonio sav električni otpor.
Otkriven 1911. godine od strane nizozemskog fizičara Heikea Kamerlingha Onnesa, fenomen superprovodljivosti ostaje iznimno otkriće. Pogotovo jer superprovodnici također posjeduju iznimna magnetska svojstva. Stoga mogu lebdjeti bez napora ispod magneta.
Za što se koristi elektromagnetska levitacija?
Kao što ste bez sumnje već primijetili, elektromagnetska levitacija omogućuje objektu da lebdi iznad magnetizirane površine bez da dođu u kontakt. Štoviše, ovaj mehanizam također omogućuje ubrzavanje objekta. Zbog toga je glavna primjena elektromagnetske levitacije u željezničkom sektoru, posebice za pogon i levitaciju vlakova kao što su njemački Transrapid ili šangajski Transrapid.
Magnetski levitirajući vlak
Elektromagnetski levitirajući vlak levitira isključivo zbog privlačne sile polova. Da bi se to postiglo, dizajniran je s elektromagnetima postavljeno na donjoj strani, koji su poravnati paralelno s tračnicama. Same tračnice opremljene su laminiranim željeznim šipkama koje dolaze u kontakt s elektromagnetima.
Stvara se elektromagnetsko polje bez da se elektromagneti i željezni štapovi zapravo dodiruju. Nadalje, vlak lebdi (tj. ne počiva na tračnicama). Može doseći maksimalnu brzinu do 150 km/h.
Prednosti magnetski lebdećih vlakova
Razlog zašto se elektromagnetska levitacija sada toliko široko koristi u vlakovima uvelike je taj što nudi nekoliko prednosti:
Ovaj mehanizam omogućuje vlakovima putovanje velikim brzinama.
Također pomaže smanjiti zagađenje bukom koje uzrokuju vlakovi na tračnicama (budući da lebdeći vlak ne dodiruje tračnice).
To je čist sustav koji manje zagađuje: vlak na elektromagnetskoj levitaciji ne ispušta dim i koristi vrlo malo energije. Zahvaljujući superprovodnicima, električni gubici i otpad su minimalni.
Aerodinamički otpor i brzina vlakova ne uzrokuju štetu ekosustavu.
Međutim, provedba ovog koncepta i dalje je vrlo skupa. Zbog toga u svijetu postoji vrlo malo maglev vlakova.