磁悬浮列车为什么能悬浮在轨道上

当磁悬浮列车开始全速运行后，他会像飞机一样收起起落架，隐藏轮胎。他最高时速能达到六百公里，也就是说从西安到北京只需两个小时。 对于普通列车来说，是车轮与铁轨摩擦造成的维护，限制了高铁的速度。但磁悬浮列车它解决了摩擦问题，因为它完全不与铁轨直接触，所以它的时速能高达六百公里。 磁悬浮听起来高大上，黑科技满满，其实它的原理也不难理解。磁悬浮巧妙地运用了以下三种磁体，用磁体、电磁体、超导磁体、 永磁体，就是喇叭屁股后面那个黑色的磁铁电磁体。稍微解释一下，比如说这是一颗普通螺栓，我们给他绕一圈导线，然后给导线 通上电后，这颗普通螺栓就具备了磁性，成了电磁体。断电后，他又成了一颗普通的螺栓。他还有个特点，假如我们切换了导电线的电流方向，电磁铁的南北极也会跟着切换。这特点很关键，悬浮列车向前的推动力就是来源于此。 最重要的还是第三种超导磁体，它才是悬浮列车的高科技部分。为什么列车上要用超导磁体？这里重点介绍一下。因为电磁体它是利用电通过导线圈产生的磁极，当电流过大，持续时间过长， 这导电线就会因为电阻而产生加热，温度高了，电磁体的磁场就会失效。但超导磁体它就不会发生这种情况，它利用超导材料制作而成，理论上它的电阻等于零，就是不存在电阻，它能通过高强度的电流，也不会发热， 因为他没有电阻就没有耗损。当超导体被线圈通电后，他就会变成一个超导磁体，具备有超强的磁性，电流会一直在超导线圈内部循环下去，基本不会有耗损，后续也无需再给他提供电源。但他也有一个缺陷，必须在一个超低温临界点的环境下工作，才具备有零电阻的特性， 所以就必须为他创造一个超低温环境。就这样，四个超导磁体为一个单元，被安放到了一个拥有液氮降温系统的隔热空间里面，然后悬浮列车的两侧安装有很多这种超导体单元。 前面我们说过电磁铁，他能利用改变电流方向的方法去改变电磁铁的南北极。我们把电磁铁串成一串串，整齐排列，安装在悬浮轨列车道两边，这些电磁铁就是负责推动火车前进的，他被称为推进线圈。 下面为你们详细讲解一下超导体和电磁铁是如何组合起来推动火车向前进的。根据磁铁同机排斥一级相吸的原理，从图中两种磁体的排列方式就能分析得出，电磁铁整体合力施加在列车超导体上的力是向前方的， 这时的列车就会向前移动。当列车移动到磁极相互抵消位置时，电磁铁电流方向改变，然后它的磁极也跟着改变，又会再一次合力把列车往前推到下一个点。 在不断反复改变磁极的循环下，列车就能一直往前走，这就是悬浮列车能高速移动的原理。至于他为什么能悬浮起来， 这个比较好理解，我就不过多讲解了。最后说下悬浮列车，它内部的电力来源使用了感应电能采集技术，一个线圈安装在轨道地下面， 另外一个安装在列车底的内部，就类似我们手机无线充电一样，两个线圈靠近就能为列车提供电力。 悬浮列车到处都是磁场，磁力线穿过乘客身体是有害的，尤其是超导体，磁场非常强大，所以在列车两侧车厢都安装有磁屏蔽，这样就能保证乘客的身体健康了。

设计磁悬浮列车的工程师真是厉害，他们是如何让几百吨的列车悬浮高速行驶的，来看看他的工作原理。磁悬浮列车想要悬浮高速行驶，首先要解决列车是怎样前行。在这之前，先了解下磁悬浮列车的核心物件就是这个超导磁铁。 电磁铁是在普通的铁芯的表面绕一圈，导线通电后会就会有磁性，但是当电流过大，导体的温度就会过高，电磁体的磁性就会消失。超导磁体是把温度下降到一定程度时，让导体电阻接近零的状态， 没有电阻，导体电流大，也不发热，这时被导体通电，就变成了一个超级磁体，也就是超导磁体。充一次电，电流会在导体内无限循环，基本没有损耗。为了让导体一直维持低温状态下， 就用了这个机载液害制冷系统，就这样把四个这样的具有相反即兴超导体安排在列车的一个个单元中。回到前面问题，列车的前行是用这些普通的电磁铁推进的，这些普通的电磁铁也叫推进线圈，被安排在导轨两侧。 现在来看看他和超导磁体是怎样推进列车的。根据磁极同级排斥、异极相吸的原则，推进线圈和超导磁体这种排列很明显尽力是向前的，列车会往前走，当列车达到下一个平均位置时，通过电流改变一下推进线圈的磁极， 火车尽力还是往前，这样反复，火车就会一直前走。第二个要解决的是悬浮列车最重要的一环，悬浮。可能你没想到的是，悬浮列车悬浮用的是这些八字形的电磁体，他们是一一排放在轨道两边， 现在我们来看看他是怎样让列车悬浮的。磁悬浮列车两边的超导磁体产生的南北极磁合力跟普通长磁铁一样，我们就用长形磁铁来表示。列车八字形线圈通电后，会产生上下两个磁场，此时长形磁铁经过八字形中心时，不会有任何影响， 但是长形磁铁往下时，八字形电磁体会对长形磁铁施加一个向上的拉力，使长形磁铁一直在八字形电磁体中心， 如果这个力大于列车的重量，列车就悬浮起来了，所以列车越快，它的浮力就越大。这也是为什么磁悬浮列车刚开始起要用普通轮胎的原因，当速度达到一个临界点， 轮胎就会自动收回，进行悬浮行驶。高明吧？还没完，最后一个列车行驶中是如何做到一直在轨道中间的？ 还是前面讲的八字形电磁体，只是现在像这样把它连接起来。如果列车在中间，左右两边八字形电磁体对超导磁体的力是相等的，就不会产生电流， 但是如果稍微往右，就会导致两边八字形电磁体的电动式发生改变，此时的回路就会产生电流，这个电流又会对八字形电磁体底部磁场 产生很大的影响，就是往右的磁场会变大，左边的磁场变小，这时就会产生一个向左的推力，把列车推回到轨道中心，你明白了吗？

你知道磁悬浮列车是如何浮在空中的吗？最高时速高达六百公里每小时，列车又该如何刹车呢？看完涨知识！德国工程师赫尔曼肯佩尔提出了电磁悬浮原理，简单概括就是利用让磁力对抗地心引力，让列车悬浮在空中，而磁铁通 以后的电磁力能够引导推动列车前行。那么如何让车辆按照指定的路线行走呢？答案就是使用专车专轨，包括车厢下安装超导磁体的列车和由闭合矩形与环组 轨道。当列车开动时，超导磁体会和铝环相对运动，在电磁效应下，铝环也会形成一个强大的磁场，而且和列车超导磁体的磁场方向恰好相反，从而产生赤力。当向上的推力和车辆的重力平衡，列车就可以在轨道悬空一 一米左右。因为没有了轮子和轨道的摩擦，悬浮列车的行驶速度也直线飙升。高铁时速才三百，飞机时速八百到一千，而磁悬浮列车速度最高时速可超六百，相当于是低空飞行。那么这么快咋刹车呢？不同国家的磁悬浮原理不同，刹车方式也不同。比如说日本的低温超导磁悬浮， 高速的时候悬浮低速就用辅助轮行驶。所以说日本磁悬浮先通过直线电机制动，将速度降低到起伏 临界速度，再用辅助轮机械制动，就能够让列车刹车。而我国的高温超导磁悬浮和德国的磁悬浮列车始终保持悬浮，主要利用直线电机反向制动。接下来问题来了。

比飞机还要快四倍的磁悬浮超级高铁，您见过吗？ 超级高铁的核心技术由中国航天科工集团全面研发制造，中国拥有百分之一百自主知识产权。 这意味着世界上第一个进真空管道磁悬浮列车实验系统已经在中国建成，目前正在加快真空管道磁悬浮列车和隧道研发。这个视频有点长，希望您能耐心看完，绝对收获满满。 好了，废话不多说，相信不久的将来，他会代替飞机成为陆地上最快速度的出行工具。他是利用磁悬浮技术与地面脱离接触，也就是高铁距离地面二十厘米左右。 通过消除摩擦力，超音速的外形设计，能在紧真空管道线路上大幅减小空气阻力，最高 时速可达四千公里每小时，是普通高铁速度的十倍，是因速的三倍。你敢相信吗？ 上海到北京仅需二十分钟，上海到合肥只要八分钟，就算是北京到武汉也只要三十分钟。可以说，早上在武汉吃早餐，中午就可以回北京吃烤鸭了，北京到天津才三分钟。 普通高铁是车轮与铁轨摩擦，才限制了高铁的速度，但磁悬浮列车它完全不与铁轨直接接触，解决了摩擦问题，所以速度才这么快。磁悬浮高铁能巧妙地运用以下三种磁体，用磁体、电磁体、超导磁体、 永磁体，也就相当于喇叭后面的磁铁。电磁体相当于导体上缠了线圈，通电后导体就有了磁性，变成了电磁体。再就是 车身两旁的核心部位超导磁体。想要磁悬浮高铁正常运行，必须要攻克三个难点，第一是磁悬浮升力，第二是动力部分，第三是导向轨道。磁悬浮高铁之所以能悬浮起来， 是因为在铁轨两边安装一排排八字形的电线，这个特殊的八字形线圈被铺设在磁悬浮轨道的内壁，这样可以和车身两侧的超导电磁行程相互作用，它也不是提供电源的，但能把几百吨重的列车悬浮起来，这又是怎么做到的呢？ 同时，在车体两侧都排放有超导磁体，车头位置安装了两个重要的超导磁铁，他的具体功能下面我们会讲，也就是这两个磁场合在一起，相当于一个长条形永磁体。为了便于大家理解，后面就把长方形永磁体比 坐磁悬浮高铁。当这个条形磁体向前运动时，也就是磁悬浮高铁前进时，超导磁体的磁力线会穿过位于两侧的八字形线圈。根据法拉蒂定绿，电动式将在八字形线圈的两个环中感应，电动式 再加这八字线圈是扭曲的，由于永磁体的存在，这是线圈中感应的静电动势将为零 时。在八字形线圈中心的磁悬浮高铁，无论他如何运动，都不会对线圈产生任何影响。但当磁悬浮高铁稍微向下低一点时，八字形线圈的下环就会经历更多的磁力线，因此上下环磁力平衡被破坏， 导致电流在线圈内部流动，并产生两个极。根据磁铁同级排斥、异极相吸的原理，下面的北极会把磁悬浮高铁往上推，而上面的南极 会把磁悬浮高铁往上吸，在这两股力的作用下，中间的磁悬浮高铁就会往上抬，如果这个力大于重力，那么安装有磁铁的列车就能悬浮起来， 随着高铁的上升至八字形中心点时，就恢复了磁力平衡，也就是说磁悬浮高铁能很好的悬浮着。接下来我们再了解一下推动磁悬浮高铁行走的最关键部位，超导磁体，它才是悬浮列车的高科技部分。 以上我们提到的普通电磁体，当他电流过大或持续时间过长时，导电线就会因为电阻原因而发热，实现温度过高，并导致电磁体的磁场失效。 想要列车动起来，需要非常强大的电磁性才行，所以普通电磁铁根本达不到这样的要求。但超导磁体它是超导材料制作而成， 他能通过高强度的电流时也不会发热，因为他没有电阻就没有耗损。但是必须有个前提条件，就是必须在一个超低温临界点的环境下工作，才具备有零电阻的特性。那么怎么才能给他创造一个超低温环境呢？ 按四个超导磁体为一组，安放到一个拥有液氮降温系统的隔热空间里面，在悬浮列车的两侧安装很多这种超导磁体组，就能形成一个大的超导磁体。 当超导电子温度降到临界的最低值时，会产生出很多没有电阻的电流，这种电流最少比普通电流高出了两万倍。只要被超导线圈通一次电，他就会变成一个超导磁体，具备有超强的磁性，电流 会一直在超导线圈内部循环下去，基本不会有耗损，后续也无需再给他提供电源，他就可以源源不断的提供能量，这种电流正好可以提供给磁悬浮高铁。

高温超导磁悬浮列车原理， 利用女磁铁制造轨道， 制造两排，提高轨道磁力， 中间隔开保证间距液弹，利用液弹使金属变成超导体。 由于超导体不允许其内部有任何磁场，如果外界有一个磁场要通过超导体内部，那么超导体必然会产生一个与之相反的磁场，保证其内部磁场强 为零，这就形成了一个赤壁。当在一个朝导体的正下方放置一个磁体，并使磁感线垂直通过朝导体的时候，朝导体将获得垂直向上的福利。 当这个力的大小刚好等于朝导体的重力的时候，朝导体就可以悬浮在空中。

一月十三日上午，采用西南交通大学自主技术的世界首条高温超导磁悬浮工程化样车及试验线在成都正式启用。这期视频我们就一起了解一下这项技术的发展历程及当前应用。 关键词一，高温超导体首先，我们需要了解什么是超导现象。众所周知，电流在通过导体时就会产生热效应，无论是你们家的热水器、电视机、 风扇，甚至于冰箱都会产生热量，这不仅会导致大量的能源浪费，还会存在很大的火灾隐患。所以人们一直以来试图发明一种能够消除电流热效应的方法。根据电热的攻势， q 等于挨平方 rt， 想减小电流产生的热量，就只能减小导体的电阻。人们发现 导体的电阻与温度有关，所以就试图通过给导体降温而获得导电性更好的导体。因为一个偶然的机会，一九一一年，荷兰物理学家昂内斯发现，当水银的温度降至四点二开始，相当于零下二百六十九摄氏度， 水银的电阻突然消失的一种现象，而电阻突变时所对应的温度也称为超导体的临界温度。随后又发现了其他许多金属的超导电性，从而使得消灭热效应成为一种可能。然而更加令人惊喜的是， 一九三三年，荷兰物理学家麦斯那和奥森菲尔德共同发现了超导体的另外一个极其重要的特性，锤超导状态的导体表现出强烈的抗雌性，其表现就是导体会在磁场中悬浮起来，这简直就是现实版的反重力技术，所以这一现象也被称为麦斯那效应。 然而令人沮丧的是，这种梦幻的效应似乎只会出现在超级低温的环境下。虽然人类在不断的探索各种新型超导材料，以其能提高超导体的临界温度，然而从一九一一年到一九八六年，历时七十五年之间， 超导体的临界温度仅由零下二百六十九度提高到了零下二百五十一度。如此低温的环境只能依靠液态害来冷却，但是液态的制备和保存都很困难，一九八七年不懈的探索终于迎来了曙光。我台湾物理学家吴茂坤 以及中科院院士赵忠贤团队都独立的制备出了高温超导体。所谓的高温超导体，是指临界温度高于液氮的沸点零下一百九十六摄氏度，相对液态而言，液氮的成本大幅度的降低，使得超导磁悬浮有了大 大范围商业化的可能性。一句话小结，所谓高温超导体，是指临界温度高于零下一百九十六摄氏度，可使用廉价的液氮提供超导临界环境的导体。划分两头，我们再回到列车方面，轨道列车起源于第一次工业革命期间，至今已有两百多年的历史。 在第二次世界大战以后，私家车的大规模普及和大型民用飞机的高速发展，使得铁路逐渐沦落为落后和低效的代名词。但在一九六四年，日本新干线横空出世， 充满了未来感的子弹头车头造型以及快捷高效的运行速度，使得新干线成为了当时全世界人民心中的梦幻铁路。他的出现使人们重新看到了轨道交通的春天，世界上各个科技强国也设计出各种天马行空的未来铁路生 计划，其中最具颠覆性的就是各类悬浮列车，每日得三国重点研究磁悬浮轨道技术，而浪漫的法国人甚至设计出了气垫悬浮火车，利用高压气流形成气垫，同时给火车顶部装上飞机发动机推进。不过终究浪漫归浪漫，现实归现实， 通过几十年的技术验证，磁悬浮列车已经拿到了未来轨道交通的入场券。此前，商用载人的高速磁悬浮轨道技术由德国和日本两个国家垄断。 德国使用的是常规电磁悬浮，其技术代表就是二零零三年通车的上海浦东机场磁浮线路，这也是世界上第一条商用高速磁浮线路，其最高运行速度可达四百三十公里每小时。而日本则选择了超导磁悬浮，其商业代表是二零一七年日本山离县，最高运行 时速可达五百五十公里每小时。二者的主要区别是悬浮机制的差异。德国的长岛磁悬浮轨道，其轨道结面为 t 型列车，与轨道为环抱式， 主要依靠列车车架下缘的电磁铁，通电后产生磁场，与梯形轨道下缘的泳池体相互吸引而悬挂。由于引力面向下，轨道平面上不易积累碎块和杂物， 因此悬挂间隙很小，仅有十毫米。但是由于其悬浮间隙很小，因此对轨道面的平整度要求很高，线路运行时抗震性较差。 由于该型磁悬浮列车需要高架轨道，因此在更大距离跨度上，当地形条件复杂，需要修建隧道时，成本就会大幅提高，因此更适用于室内开阔地区建造。而日本的超导磁悬浮，其轨道截面为 u 型列车，悬浮力来自 于安装在车体内的超导体，当在超导体内激发一个电流时，它就会持续产生强大而稳定的磁场，当这个磁场开始移动时，就会与安装在 u 型轨道槽内侧的八字形线圈相互作用而产生感应电流，感应电流的磁场又会作用于列车车体上，从而产生悬浮力， 列车时速越高，这种作用力就越强，列车的稳定性也就越高。这种磁悬浮线路的缺点是车体设计复杂，需要可靠的降温机制来保障超导体所需的低温环境，而且在低速条件下，轨道的感应磁场强度不足，所以还需要安装类似于飞机的辅助滑行轮， 在达到一定的速度之后才能真正的贴地飞行，腾空高度可达一百毫米，是上海磁悬浮的十倍。而各型磁悬浮列车的驱动机制机构，他们都可以看成 是直线电机，其前进与制动力都来自于轨道中的交变磁场，控制电路会根据列车的运行速度匹配相应频率的驱动电流，电流所产生的磁场始终对车体产生向某个方向的驱动力， 而列车车体仿佛成为电磁河流当中的一只小船。从本次报导的我国磁悬浮列车的画面中可以看出，西南交大的这型磁悬浮列车也有维持超导所需低温条件的杜瓦平，再结合 u 型的轨道槽，也 证明了该型列车的超导技术特点。不过新闻画面中的机车在低速状态下就能实现磁悬浮，且悬浮高度较低，似乎又与上述两种悬挂方式略有不同。 更大的亮点是，我国的这项技术使用的是高温超导体，相对于日本的低温超导体技术成本更低，也增加了该型劣质 车未来的竞争力。而在二零一九年上半年发布的青岛高速磁悬浮列车则采用 t 型环保轨道，似乎是德国磁悬浮技术的升级版， 也显示出了我国强大的技术储备能力。如果你也喜欢这条视频，希望您能给个关注或评论转发，您的支持就是我创作的最大动力，我们下节课再见吧！

这是一个经典的教学实验，把一块超导材料用液氮降温，放在同学们拼好的轨道上面，他竟然悬浮起来了，这就是超导材料的抗磁性，这时轻轻地推动他，他就能沿着轨道快速运动，然后在轨道上面放一个障碍物， 超导体仍然可以正常通过。现在放置一个柔性轨道，把超导体放在上面，它能够随着波浪起伏保持相对平稳的运动，下面才是见证奇迹的时刻。 把超导体放在轨道的下方，他竟然也能够悬浮在轨道上，并且仍然可以正常地沿着轨道平稳的运行。 然后受室温的影响，超导体的温度也慢慢升高，最终当超过零戒指以后，超导性消失，超导体也掉落地面。这就是为什么我们要研究常温超导的原因之一。超导材料的抗磁性也有着非常广泛的用户，最广为人知的就是磁悬 湖列车，目前国内多个城市已经试运行这种高速列车，而超导材料在医疗、电子、国防科技、工业生产等方面都有着广泛的用途。

二零零二年十二月三十一日，世界首条商业运营的磁悬浮列车在上海浦东开通运营。列车没有轮子，车体悬浮在轨道之上，与其说它在跑，还不如说是在飞。 让这辆列车飞起来的技术叫做长岛磁悬浮技术。长岛磁悬浮技术是利用磁极之间同级相斥、异极相吸的原理，使列车能够完全脱离轨道悬浮行驶的技术。 与普通列车的结构完全不同。磁悬浮列车的轨道呈梯子型，车厢下方则像一个凹字，将轨道包住。在车体底部和凹字形下方安装有磁性相反的电磁铁。当轨道通电，轨道下方排列的电磁铁与车体底部的电 电磁铁就会产生相反的磁场。根据异极相吸的原理，在轨道和车体之间产生吸引力，原本压在轨道上的车厢受到了向上的力被吸起来， 当吸引力与车辆的重力平衡时，车体就会成功悬浮在车道的导轨面上。之后，列车还会利用磁极之间同性相斥的原理，确保列车在行驶过程中不会左右摇摆。 在梯子型轨道两侧和车体的侧面安装相同磁极的电子铁，并保证通电后左右两侧间隙的平衡。 当车体偏向右侧时，向右的视力会变小，而向左的视力会增大，将列车向左排斥，从而保证即使列车在拐弯时也能够始终不接触轨道，保 保持平稳运行。如今，长岛磁悬浮技术已经逐渐成为了当今使用较为广泛的磁浮技术，并使得越来越多的列车开始实现在地面飞行的壮举。

磁浮列车是一种采用磁力达到无接触的悬浮导向和驱动的地面车辆系统 通过直线电机来牵引列车环抱导轨运行。磁铁与轨道上的铁磁构件相互吸引，将列车向上吸起，悬浮于轨道上。 磁铁和铁磁轨道之间的悬浮间隙一般约为八到十二毫米。一九九二年，国家正式将磁浮列车关键基础研究列入八五公关计划， 在十一五、十二五期间，将磁浮交通系统作为国家重点科技支撑计划之一 出，通过工程应用带动技术研发，完成系统掌握高速磁悬浮技术、优化完善中低速磁悬浮技术的目标。

磁悬浮是怎样浮起来的？想要列车浮起来，只需要利用我们大家都熟悉的同级相斥以及相吸的原理哦！ 车辆底部装有电磁铁，电磁铁通电后产生磁力，安装在轨道上的 f 轨吸起底盘，车厢就搁在底盘上，这样一来，列车便可以对抗地心引力悬浮于空中啦。 湖南长沙的磁浮快线就是典型的磁吸型磁悬浮列车啦。反之，利用车体内的强磁场与轨道线圈内产生的感应磁场， 两者产生的排斥力，让车辆悬浮，这也就是排斥悬浮。大家有什么疑问欢迎在评论区留言哦，关注我们，下期我们接着聊磁浮。