关于磁悬浮列车的原理(磁悬浮列车的原理是什么样的?)

关于磁悬浮列车的原理

有没有物理高手?

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我们老师讲,磁悬浮列车需要用到什么超导和电磁感应,

列车被感应出来的安培力托起来

我就搞不懂,

[为什么不能列车上装个磁铁

轨道上装个磁铁]

哪还用的着那个"高温超导材料"

两个磁铁之间不是相互排斥吗?

敬请帮忙

谢谢
超导现象是金属线圈通电后在接近绝对零度时，电阻消失，电流无限大，这样安培力就无限大。列车就是利用安培力悬浮起来的。当然了，现实中我们要做到绝对零度是非常困难的，要花费具大的代价。是极度不经济的。所以超导现象很早就发现了，但是一直没有实济应用。直到近代，随着材料学的发展，科学家们发现一些材料在高于绝对零度的条件下也会发生超导现象。这种材料就称高温超导材料。这个温度相对于绝对零度越高越好，如果能接近常温那就是更好的高温超导材料。现在应用的材料还是很低的的温度，磁悬浮列车的线圈是侵在液氮中的，零下一百多度。不过这想对于绝对零度是很高的温度，技术上已不难实现，才使超导得以实用。
你的想法很好。你再深入想一下，我们要托起一辆列车需要多少磁铁？要花费多大代价？我们如何控制它？而且磁铁的磁性不是永存的的，它在一定条件下会消失的，如果它的磁力消失了，我们怎么办？用电磁铁吗？超导就是电磁铁啊！我们把电阻降到无限小，用一个很低的电压就可得到具大的安培力。这么经济的事情，为什么不做呢？呵呵，多问几个为什么现在明白了吧！

磁悬浮列车的原理是什么样的？

磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“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”。科学家将“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”，亦称之为“磁垫车”。

由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是 利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用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相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁
铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

磁悬浮列车与当今的高速列车相比，具有许多无可比拟的优点：

由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，成为“无轮”状态，故其几乎没有轮、轨之间的摩察，时速高达几百公里；

磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；

噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有656分贝，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；

由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，是一种名副其实的绿色交通工具。

下面分享相关内容的知识扩展：

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地下铁道，简称地铁，亦简称为地下铁，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统；但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。
在英文环境中，根据各城市类似系统的发展起源与使用习惯之不同，常称为：Metro（巴黎、中国大陆地区）、MRT（新加坡、台北、高雄等）、MTR（特指香港）、Overground（特指地上轨道）、Railway（特指地上轨道）、Subway（美国及周边地区、北京）、Tube（特指伦敦）或Underground 上海轨道交通4号线杨树浦路站。
城市轨道交通中的“轻轨”与“地铁”相对应，城市公交系统中的有轨电车、导轨胶轮列车与城市轨道交通轻轨列车在技术上完全不同，因此不属于轻轨系统。城市轨道交通中的轻轨指的是在轨距为1435毫米国际标准双轨上运行的列车，列车运行利用自动化信号系统。
按照国际标准，城市轨道交通列车可分为A、B、C三种型号，分别对应3米、2.8米、2.6米的列车宽度。凡是选用A型或B型列车的轨道交通线路称为地铁，采用5～8节编组列车；选用C型列车的轨道交通线路称为轻轨，采用2～4节编组列车，列车的车型和编组决定了车轴重量和站台长度。上海轨道交通3号线采用6节编组A型列车，有90%的线路都是在高架上，但是按照车型分类标准仍然属于地铁线路；上海轨道交通6号线采用4节编组C型列车，有70%的线路都是在隧道内，但是按照车型分类标准仍然属于轻轨线路。A型车是目前更高端的城市轨道交通列车。其特点是车体宽和编组大，A型车宽度为3米，上海轨道交通10号线采用的阿尔斯通Metroplis地铁列车宽度达到3.2米； 6节编组A型地铁列车更大载客量为2460人，上海轨道交通1、2号线的阿尔斯通和西门子8节编组A型地铁列车更大载客量达到3280人。B型车和C型车的造价和技术含量要小于A型车。中国城市的发展，一些大中型城市已开通或正在建设地铁和轻轨，普通民众由于对城市轨道交通系统接触较少，认识时间较晚，概念上有些误区。对于两者的区别，有人认为城市轨道交通中，在地面以下行驶的叫地铁，在地面或高架上行驶的就是轻轨；还有人认为轻轨的钢轨重量比地铁轻，这两种认识都是错误的。城市轨道交通分为地铁和轻轨两种制式，地铁和轻轨都可以建在地下、地面或高架上。为了增强轨道的稳定性，减少养护和维修的工作量，增大回流断面和减少杂散电流，地铁和轻轨都选用轨距为1435毫米的国际标准双轨作为列车轨道，与国铁列车选用的轨道规格相同，并没有所谓的钢轨重量轻重之分。
磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。磁悬浮列车的更高速度可以达每小时500公里以上，比轮轨高速列车的300多公里还要快速。磁悬浮技术的研究源于德国，早在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。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。
磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。
由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用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相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。
高速铁路，简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。
广义的高速铁路指使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。在中国，时速高达200以上，并使用CRH和谐号列车的称为“动车组”，时速160-200公里的城际列车称为“准高速”及长途列车称为“特快”，120-160称为“快速”，120以下的称为“普快”，80或以下为“普客列车”。

磁悬浮列车如何供电?没有接触网，也没有受电弓，如何向车内供电?

悬浮系统由电子控制的支承磁铁安装在列车两侧底部，将列车从下往上吸向轨道底部的定子。导向磁铁位于列车两侧，使列车与轨道之间保持一定的侧向距离。电子技术可保证列车上磁铁与轨道始终保持一定间距(10mm)稳定不变。列车悬浮所需要的电能要低于其安装的空调设备。

悬浮系统可由车载蓄电池供电，与驱动系统的电源是分开的。列车无须外接电源可以悬浮1小时左右。在行驶期间，车载蓄电池通过安装在支承磁铁中的直线发电机充电。

驱动系统磁悬浮高速列车通过同步长定子直线电机驱动和制动，它的工作原理同一般的电动机，它的定子被切开，并安装在轨道下面延轨道伸展。

在定子包布线中，交流电产生电磁移动场，使列车无接触前进。

这时，磁浮车的支承磁铁起着励磁部件(转子)的作用。列车速度可以通过改变交流电流的频率进行无级调节。如果改变移动磁场的方向，电动机便变为发电机，使列车无接触制动。同时，制动能量可以反馈到电网里去。轨道磁悬浮高速列车悬浮在一条双轨线路上。线路由每段可长至61米的钢结构或混凝土结构的支撑梁组成，既可以铺设在平地上，也可以铺设在高架上。磁悬浮高速列车通过钢弯曲道岔实现变轨。

钢弯曲道岔由78米至148米的整个钢结构承梁组成。承梁借助电机的伺服驱动装置灵活地弯曲，并安全地固定在终端位置上。磁悬浮列车根据采用电磁铁的类别可以分为常导吸引型及超导排斥型两大类。

常导吸引型磁悬浮列车，是以常导磁铁，导轨为导磁体，通过异名磁极间相互吸引使车身离开导轨，用气隙传感器调节悬浮间隙(悬浮高度10mm)，适用于城市及近郊中低速的交通运输，成本较低。

日本的HSST型及德国的TR快速列车均属常导吸引型磁悬浮列车。超导排斥型磁悬浮列车，它是靠超导磁铁和低温技术来实现悬浮运行，悬浮高度为100mm，由浸入低温(-268.8oC)槽内的超导材料制成电磁线圈，装在车上，这种线圈电阻为零，由它产生强大的磁场，与埋设在轨道上的闭合铝环线圈的感应磁场相互作用，互相排斥而浮起，此种类型磁悬浮列车可超高速运行(理论上可达1000km/h)。

磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有与导轨垂直且方向相反的匀强

磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有与导轨垂直且方向相反的匀强磁场 和 ， 和 相互间隔，导轨上有金属框 abcd 。当磁场 和 同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会沿导轨向右运动。已知两导轨间距 ="0." 4 m，两种磁场的宽度均为 ， = ab ， ＝ ="1.0" T。金属框的质量 m ="0." 1 kg，电阻 R ="2." 0Ω。设金属框受到的阻力与其速度成正比，即 ，比例系数 k ="0." 08 kg/s。求：（1）当磁场的运动速度为 ="5" m/s时，金属框的更大速度 为多大？（2）金属框达到更大速度以后，某时刻磁场停止运动，当金属框的加速度大小为 a =4.0 时，其速度 多大？