磁懸浮列車的原理其實(shí)十分簡(jiǎn)單:磁力天然地同極相斥,異極相吸。而在19世紀(jì)初時(shí),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),電流與磁場(chǎng)之間存在著直接的聯(lián)系,電流與磁場(chǎng)之間是可以互相轉(zhuǎn)化的:通電的線圈周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng);閉合的電路切割磁感線時(shí),也會(huì)產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象,被稱為電磁感應(yīng)。
很多科學(xué)家對(duì)電磁感應(yīng)的理論做出過(guò)貢獻(xiàn),但其中貢獻(xiàn)最大的,要數(shù)英國(guó)科學(xué)家法拉第。法拉第出身貧窮,十分勤奮好學(xué),20 歲時(shí),他成為化學(xué)家戴維的助手,學(xué)習(xí)和研究化學(xué)。他同時(shí)對(duì)物理學(xué)也有深厚的興趣,化學(xué)研究之余,他觀察和研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律,使人類能夠利用磁場(chǎng)來(lái)發(fā)電,或者是利用電流來(lái)制造磁場(chǎng)。
有了這些理論認(rèn)知,磁懸浮列車的設(shè)計(jì)和建造實(shí)際上就只是時(shí)間問(wèn)題了。只要在列車的一些特殊位置安裝適當(dāng)?shù)木€圈,通電之后產(chǎn)生磁場(chǎng),讓它與軌道之間的磁場(chǎng)相互作用,就可以實(shí)現(xiàn)懸浮和推進(jìn)。目前主流設(shè)計(jì)的磁懸浮列車有兩種:一種是利用同極相斥的原理,把列車頂上來(lái);一種是抱軌式設(shè)計(jì),將列車的磁場(chǎng)置于鐵軌下方,通電之后列車被吸上來(lái),處于凌空狀態(tài)。
磁懸浮列車如何前進(jìn)呢?和普通列車不同,它不需要引擎,不依靠純粹的機(jī)械動(dòng)能,它前進(jìn)的動(dòng)力,是依靠磁力來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)巧妙的布置,讓列車車身兩側(cè)的磁極與軌道上的磁極永遠(yuǎn)處于前方吸引、后方推進(jìn)的狀態(tài),從而使列車能夠保持高速前進(jìn)。
懸空并用磁力推進(jìn)有明顯的優(yōu)點(diǎn):不依靠傳統(tǒng)的引擎來(lái)推進(jìn),使得列車運(yùn)行時(shí)可以十分安靜;懸空意味著列車在前進(jìn)時(shí)所受到的阻力主要為空氣阻力,而不是巨大的摩擦力??諝庾枇ο鄬?duì)摩擦力而言是十分微小的,因此磁懸浮列車速度極快,目前我國(guó)設(shè)計(jì)的磁懸浮列車時(shí)速已經(jīng)可以達(dá)到約每小時(shí)600千米,比高鐵整整快出一倍。
當(dāng)前,由于磁懸浮列車制造成本昂貴,尚未大規(guī)模地普及,只是在一些線路上小試牛刀。但它具有很大的潛力,很有可能成為未來(lái)遠(yuǎn)距離軌道交通的首要選擇。
小學(xué)生學(xué)習(xí)指導(dǎo)(高年級(jí))2020年9期