磁悬浮列车为什么悬浮。

1. 磁悬浮列车为什么悬浮。

公考常识题：磁悬浮列车为什么能浮起来？

2. 什么是磁悬浮列车？

从20世纪60年代开始，磁悬浮技术为世界上科技先进国家所注目，各国都投入了大量的人力和物力。由于时速在300公里以上的高速列车采用的是传统的车轮一钢轨粘着方式，运行缺陷很多，因而促使科技界积极探索利用磁浮原理。但20多年来，仍然停留在很短距离的试验阶段。随着超导技术、线性牵引电机的迅速发展，磁悬浮列车正在加速走向实用化。
1987年，日本成功地使用两辆连接在一起的磁悬浮轨创造了时速40公里的世界纪录。经过近几年的努力，自1993年开始，磁悬浮列车采取了实用化的举措。德国联邦政府1993年12月正式决定修建柏林至汉堡的284公里磁浮列车铁路，列车由4辆客车组成，座位332个，时速320公里，两市之间旅行时间53分钟，总投资2亿西德马克，预计2003年投入运营。美国已于1994年4月动工修建第一条自佛罗里达州的奥兰多机场至迪斯尼乐园长达21.7公里的市部短途磁浮列车线，投资为6.22亿美元。另外两条线路是肯尼迪航天中心至州际展览馆和匹兹堡国际机场至市区中。日本在宫崎试验中心进行了多年磁浮列车试验以后，决定在山梨县新建一条43公里的实用线路，作为磁浮列车试运线。这些进入实用性的科研项目，将为21世纪高速铁路的发展提供更方阔的前景。与现有的地面车辆相比，磁浮列车高速平稳，能耗低、电力驱动无污染，安全可靠，线路上可少开或不开隧道。这些不可比拟的优势，使交通运输有了划时代的突破。目前，日本研制的磁浮列车，其车上励磁使用了永久磁石，是迄今所研制的地上一次式线性尾动机驱动车辆的代表。
过去日本和德国都曾研制出高速运动装置，但是作为车上的励磁采用的却是普通电磁体。如今日本研制的高速运动装置，作为车上的励磁，采用的是超导电磁体。
超导电磁体重量轻，强度高，但必须使用昂贵的液体氦来，维持极低的超导临界温度；而普通电磁体则需要不断地供给励磁电流。相比之下，悬浮列车采用永久磁体后，使得车辆构造简单了。这种悬浮列车的驱动和制动力来自直线电动机的电磁力。
这种电磁力是靠电流流经导体产生的磁力线与磁体的磁力线相互作用而产生的。驱动系统使用的是可变频率的矩形波交流电。车辆的运行是靠控制电磁轨道上通过的电流实现的。为避免电力损失，要搞馈电分区控制，即把电磁轨道分成若干区间，对应列车运行顺次转换通电区间。
由于采用了永久磁体，悬浮列车不必为消磁担心。即使不用机械制动作备用，依据地上线圈的短路，电制动就足够了，整体系统也能更简捷。
对列车闭塞的基本想法与普通铁路相同。但地上一次式线性电动机驱动车由于系电力控制，可以准确把握列车的绝对位置，可引入近似移动闭塞的方法，从而实现高密度运转，由此又可提高地上设施的利用率，即使是小单位编成的列车也可确保较大输送能力。由于是小型车辆，有利于通过曲线，而且爬坡性能好，同时地上设施的轨道、电力设施等都可小型化。
这个系统由于在线性电动机驱动车长期研究的基础上，引进了强力永久磁体后，使这个领域的研制工作进入了新阶段，它对车辆构造、轨道构造、控制系统等整体研制能起很大作用。
这些进入实用性的科研项目，将为悬浮列车的日臻完善奠定扎实的基础，也将为21世纪超高速铁路的发展提供更广阔的前景。

3. 磁悬浮列车为什么能浮起来

知识点：磁铁同极相斥的斥力，无法稳定地托起火车，但把超导体放在磁铁之上，就可以保持超导体的平稳。这是因为磁场不能穿过超导体，所以磁力线会把超导体托起来。

    我国第一辆磁悬浮列车于2003年1月，开始在上海运行，十多年过去了，大家的新鲜感消失，磁悬浮这个高端概念似乎要淡出大家的视线了。今年，我国第二条中低速磁悬浮线路京S1线全面开工建设，又让新长起来的一代，开始听说并好奇磁悬浮列车这个炫酷的名词。磁悬浮列车的浮力是怎么来的？跟磁铁的同极相斥的浮力是一回事儿吗？
    我们知道，磁悬浮列车是在永久磁铁上开行的，永久磁铁一般就是稀土材料做的，磁场强度是在1个特斯拉内。

    如果你把一块磁铁放在另外一块磁铁上，它们之间也是相互排斥的，上面那块磁铁仿佛也会浮起来。但马上你就会发现，放在上面的那块磁铁是不可能保持稳定平衡的，稍微有风吹草动就会掉下来，这背后的隐藏的秘密就是恩绍大定理（Earnshaw's theorem）。这个定理是一个叫恩绍的英国数学家，在1842年提出来的，他发现：一个运动的物体的稳定悬浮，不可能全部由永磁体或永磁体与软磁体之间的电磁力来实现。他从理论上证明了用永磁体实现悬浮是不可能的。也就是说，利用两块磁铁之间的排斥力来托起火车是不可能保持平稳的，火车一定会翻车。
    那怎么办呢？难道磁悬浮是不可能实现的事儿？


    还好，科学家发现，如果把超导体放在磁铁之上，则可以保持超导体的平稳，就好像轮船开在大海上，即使有风浪也不会翻船一样。这背后的物理定理就超越了前面讲到的恩绍大定理，而是利用麦斯纳效应：磁场不能穿过超导体，所以磁力线会把超导体托起来。这话听起来有些复杂，但是，想想初中物理课上学的液体的浮力那一章，里面讲到了阿基米德在洗澡的时候发现的那个浮力定律。把一个空心铁球放在水里，铁球有可能漂浮起来，这是很司空见惯的事情。


    磁悬浮也是同样道理吗？
    当然是类似的！你可以把磁场想象成水，如果我们把一个超导体放在磁场里，就好像空心铁球放在水中一样，水是进不了空心铁球内部的，磁场也是进不了超导体的。这就是磁场对超导体产生浮力的原因。
    麦斯纳效应是一个量子力学的宏观现象。所以，如果你想要彻底搞清楚磁悬浮列车的浮力来源，就应该去读一下量子力学的书。18世纪是蒸汽机的时代，19世纪是电力的时代，20世纪是IT与互联网的时代，21世纪是量子的时代。因此，现在的时代大潮流的方向是量子力学，热爱物理的同学们，也许可以注意这一时代特征哦。
    作者：张轩中       本作品为科普中国原创，转载时务请注明出处。

4. 什么是磁悬浮列车？

磁悬浮列车，是一种靠磁悬浮力来推动的列车。那什么又是磁悬浮力呢？磁悬浮力是指磁的排斥力和吸引力。这是20世纪的一项技术发明。德国是最早研究这项技术的国家，1922年，德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。
磁悬浮列车的工作原理是利用的磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，让磁铁与地心引力对抗，从而使得车辆悬浮起来（一般情况下，不超过一厘米），然后利用磁力引导，推动列车前行。时速可达到几百公里以上。


磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，所以磁悬浮列车也有两种形式：
第一，根据磁铁同性相斥的原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车。那究竟是列车哪里形成的排斥力呢？车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的排斥力，从而使列车悬浮起来。轨道要覆盖住列车，列车在一个U型槽内运行。由于超导磁悬浮的缝隙较大，一般在100毫米左右，因此列车速度较快，一般时速在500公里以上。这项技术较为复杂，安全性低。日本便是应用的这种形式。
第二，根据磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁浮列车。那究竟是在哪儿安装磁铁，在哪儿产生异性相吸呢？首先介绍一下，这个轨道是一种T型台，列车两边下部要把T型轨道的两边覆盖住。常规电磁体安装在列车车体底部，并与位于电磁体上方的导磁轨道间的吸引力实现悬浮。电磁铁和导轨间便产生缝隙大概在8~10毫米，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，最终使列车悬浮起来。这项技术特点是简单安全，但由于悬浮缝隙较小，悬浮列车的时速只能达400~500公里之间。德国便是应用的这种形式。实际上，在上海浦东国际机场至地铁龙阳路站之间所建的磁悬浮列车也是使用的这种形式。当时是直接引进的德国的技术，2001年开建，2003年正式启用。该线全程30公里，全程仅需8分钟。列车最高时速达430公里，平均运行时速380公里。这是我国第一辆磁悬浮列车。


我国第一条完全自主研发的商业运营磁悬浮线，是长沙高铁站至黄花国际机场线。该项工程2014年5月16日开建，预计2015年年底建成。
那么人坐在磁悬浮列车上是什么感受呢？

磁悬浮列车的车窗是安全减速玻璃，这样一来，乘客便可以更好地观赏窗外的风景。由于磁浮列车在行驶中是处于悬浮状态， 因此，列车在起动和停止行驶的一刹那，乘客会感觉到车身稍微有点儿提升与下降。但绝不会很明显，也是很安全的。列车在行驶中，也不会有因为高速而产生的耳鸣难受心慌心悸，因为磁悬浮列车考虑到这一点，车窗都是使用的安全减速玻璃，挡风玻璃边缘也都有渐淡的点状黑色装饰边，因此，乘客在乘坐磁悬浮列车时，还是比较舒适的。

磁悬浮列车时速这么高，那么为什么没有被普遍推广呢？其原因主要由以下几点：
第一，磁悬浮线路造价非常高，上海浦东机场这条线的磁悬浮列车，总投资为人民币几十亿元。
第二，磁悬浮列车上很难推互联网。而高铁便相对容易很多。
第三，高铁的轮轨技术实现突破之后，磁悬浮的优势不是那么明显了，因为高铁的时速已经可达380公里。
作者：王懿

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5. 为什么磁悬浮列车能浮起来

磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮”.这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百公里以上.这就是所谓的“磁悬浮列车”.
列车上装有超导磁体,由于悬浮而在线圈上高速前进.这些线圈固定在铁路的底部,由于电磁感应,在线圈里产生电流,地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同,这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力,从而使列车悬浮起来.

前进的原理：在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电,能将线圈变为电磁体.由于它与列车上的超导电磁体的相互作用,就使列车开动起来.列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引,并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥.在线圈里流动的电流流向会不断反转过来.其结果就是原来那个S极线圈,现在变为N极线圈了,反之亦然.这样,列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰.

6. 什么是磁悬浮列车

　　磁悬浮列车是一种利用磁极间吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。
　　列车上装有电磁体，铁路底部则安装着线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥———一“推”一“拉”.磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙（一般为1—10厘米），因此无摩擦、运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。
　　磁悬浮列车车辆使用寿命可达35年，而普通轮轨列车只有20至25年。磁悬浮列车的路轨寿命是80年，普通路轨为60年。
　　它能快到什么程度？
　　磁悬浮列车启动后39秒即达到最大速度，目前的最高时速是552公里。据德国科学家预测，到2014年，磁悬浮列车采用新技术后
　　，时速将达1000公里。而一般轮轨列车的最高时速为300公里。上海现已建成的磁悬浮列车线，据说最高时速为500公里。
　　会有电磁辐射和嘈声污染吗？
　　磁悬浮列车采用电力驱动，无任何有害气体排放。

7. 磁悬浮列车为什么能悬浮？

在众多高新科技的列车中，磁悬浮列车运行是最与众不同
的。它不是紧贴着钢轨行驶，而是悬浮在轨面上飞驰。它不仅速度快，而且安全、平稳、无震动、无污染。磁悬浮列车和超导技术联系紧密。科学家发现，处在超导
状态的物质，具有完全导电性和安全抗磁性。超导体的完全抗磁性，会对磁铁产生向上的斥力，磁铁于是便会悬空飘浮。磁悬浮列车就是利用这一原理，将超导磁体
安装在列车底部，轨道则铺设连续的良导体薄板。电流从超导体中流过时，产生磁场，形成向下的推力，当推力与车辆重力平衡时，车辆就可悬浮在轨道上方。悬浮
的车体与轨道间没有机械接触和摩擦，所以运行时无震动、无污染，也不会脱轨，而且行车速度也可以大大提高。

8. 磁悬浮列车是怎么浮起来的?

天倥上Dè梅 问：它是用磁铁浮的吗？
答案:不是哟~
世界上的磁铁有两种.一种是天然的磁石.就象我们小时侯玩的那种黑色的小石头.可以吸在铁皮文具盒上的.但是那么长的轨道都用磁铁铺设,得要多少磁石啊?即使铺设了也只能提供浮力却没有办法是列车运行哦~所以磁悬浮列车用的是"电磁铁",靠电流在线圈中变化产生磁场从而使列车浮起来(这个在中学物理里面会学到---电磁感应),并且列车的运行动力也是通过变化电流和磁力提供的!
所以在列车底部和轨道上都设置的是通电后产生磁唱的线圈和转化设备~
:)