磁悬浮列车的原理

磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车上装有电磁体， 磁悬浮列车上装有电磁体，铁路 底部则安装线圈。通电后， 底部则安装线圈。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， 电磁体极性总保持相同，两者 同性相斥” “同性相斥”，排斥力使列车悬 浮起来。铁轨两侧也装有线圈， 浮起来。铁轨两侧也装有线圈， 交流电使线圈变为电磁体。 交流电使线圈变为电磁体。它与 列车上的电磁体相互作用， 列车上的电磁体相互作用，使列 车前进。列车头的电磁体（ 极 车前进。列车头的电磁体（N极） 被轨道上靠前一点的电磁体（ 被轨道上靠前一点的电磁体（S 所吸引， 极）所吸引，同时被轨道上稍后 一点的电磁体（ 极 一点的电磁体（N极）所排斥 ――――结果是一“推”一 结果是一“ 结果是一 “拉”。
磁悬浮列车的优点 • 1:适于高速运行 适于高速运行
• 磁悬浮列车最大特点在于它 没有通常的 轮轨系统， 轮轨系统，由于消除了与轮轨之间的接 触，不存在由于轮轨摩擦及黏着所造成 的诸如极限速度等影响列车运行的问题， 的诸如极限速度等影响列车运行的问题， 速度可达500km／h以上。 以上。 速度可达 ／ 以上
心得体会 • 1:通过磁悬浮列车这个探究主题的学习，让我们 通过磁悬浮列车这个探究主题的学习， 通过磁悬浮列车这个探究主题的学习
学习到了有关磁悬浮列车的很多知识。 学习到了有关磁悬浮列车的很多知识。
• 2:让我们更深刻的意识到团队的力量和合作精 让我们更深刻的意识到团队的力量和合作精
神的重要性! 神的重要性
磁悬浮列车的发展史
• 德国和日本是世界上最早开展磁 悬浮列车研究的国家，德国开发的 磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃 姆斯兰试验线上达到每小时436公 里的速度。日本开发的磁悬浮列车 MAGLEV (Magnetically Levitated Trains)于1997年12月在山梨县的试 验线上创造出每小时550公里的世 界最高纪录。德国和日本两国在经 过长期反复的论证之后，均认为有 可能于下个世纪中叶以前使磁悬浮 列车在本国投入运营。
磁悬浮列 车的原理
• 常导磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的 原理。 原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是 同步直线电动机的励磁线圈， 同步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧的 三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用， 三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就 象同步直线电动机的长定子绕组。 象同步直线电动机的长定子绕组。从电动机的 工作原理可以知道， 工作原理可以知道，当作为定子的电枢线圈有 电时，由于电磁感应而推动电机的转子转动。 电时，由于电磁感应而推动电机的转子转动。 同样， 同样，当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动 绕组提供三相调频调幅电力时， 绕组提供三相调频调幅电力时，由于电磁感应 作用承载系统连同列车一起就象电机的“转子” 作用承载系统连同列车一起就象电机的“转子” 一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下， 一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下， 列车可以完全实现非接触的牵引和制动。 列车可以完全实现非接触的牵引和制动。
磁悬浮列车的介绍
磁悬浮列车是一 种利用磁极吸引 力和排斥力的高 科技交通工具。 科技交通工具。 简单地说， 简单地说，排斥 力使列车悬起来、 力使列车悬起来、 吸引力让列车开 动。
磁悬浮列Leabharlann Baidu的发展史
当今，世界上的磁悬浮列车主要有两种“悬浮”形式， 当今，世界上的磁悬浮列车主要有两种“悬浮”形式，一种是推斥 另一种为吸力式。 式；另一种为吸力式。推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的 排斥力，使列车悬浮起来。这种磁悬浮列车车厢的两侧， 排斥力，使列车悬浮起来。这种磁悬浮列车车厢的两侧，安装有磁 场强大的超导电磁铁。车辆运行时， 场强大的超导电磁铁。车辆运行时，这种电磁铁的磁场切割轨道两 侧安装的铝环，致使其中产生感应电流， 侧安装的铝环，致使其中产生感应电流，同时产生一个同极性反磁 并使车辆推离轨面在空中悬浮起来。但是，静止时， 场，并使车辆推离轨面在空中悬浮起来。但是，静止时，由于没有 切割电势与电流，车辆不能产生悬浮， 切割电势与电流，车辆不能产生悬浮，只能像飞机一样用轮子支撑 车体。当车辆在直线电机的驱动下前进，速度达到80公里 公里／ 车体。当车辆在直线电机的驱动下前进，速度达到 公里／小时以 上时，车辆就悬浮起来了。吸力式是利用两个磁铁异性相吸的原理， 上时，车辆就悬浮起来了。吸力式是利用两个磁铁异性相吸的原理， 将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上， 将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上，两者之间产生一个 强大的磁场，并相互吸引时，列车就能悬浮起来。 强大的磁场，并相互吸引时，列车就能悬浮起来。这种吸力式磁悬 浮列车无论是静止还是运动状态，都能保持稳定悬浮状态。这次， 浮列车无论是静止还是运动状态，都能保持稳定悬浮状态。这次， 我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型。 我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型。
4:效率高
能充分利用能源、
获得较高的运输效 率。另外，磁悬浮列车可以实现全自动化 控制，因 此将成为未来最具有竞争力的一 种交通工具。 具
磁悬浮列车的缺点
• (1) 由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导 由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、 向和驱动功能的， 向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措 施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解 决的问题。 决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时 间的运行考验。 间的运行考验。 (2) 常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线 常导磁悬浮技术的悬浮高度较低， 路的平整度、 路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要 求较超导技术更高。 求较超导技术更高。 (3) 超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常 导技术更大，冷却系统重， 导技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环 境都有影响。 境都有影响。
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索！
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主题活动。 主题活动。
再见！ 再见！
以德国高速常导磁浮列车 transrapid为代表，它是利 为代表， 为代表 用普通直流电磁铁电磁吸 力的原理将列车悬起， 力的原理将列车悬起，悬 浮的气隙较小，一般为10 浮的气隙较小，一般为 毫米左右。 毫米左右。常导型高速磁 悬浮列车的速度可达每小 时400～500公里，适合于 ～ 公里， 公里 城市间的长距离快速运输。 城市间的长距离快速运输。 而超导型磁悬浮列车也称 超导磁斥型， 超导磁斥型，以日本 MAGLEV为代表。它是利用 为代表。 为代表 超导磁体产生的强磁场， 超导磁体产生的强磁场， 列车运行时与布置在地面 上的线圈相互作用， 上的线圈相互作用，产生 电动斥力将列车悬起， 电动斥力将列车悬起，悬 浮气隙较大，一般为100毫 浮气隙较大，一般为 毫 米左右， 米左右，速度可达每小时 500公里以上。 公里以上
磁悬浮列车发展前景
• 德国和日本是世界上最早开展磁悬浮列车 研究的国家，德国开发的磁悬浮列车 Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达 到每小时436公里的速度。日本开发的磁悬 浮列车MAGLEV (Magnetically Levitated Trains) 于1997年12月在山梨县的试验线上创造出 每小时550公里的世界最高纪录。德国和日 本两国在经过长期反复的论证之后，均认 为有可能于下个世纪中叶以前使磁悬浮列 车在本国投入运营。
• 2:稳定安全
列车运行平稳，能提高旅客舒适度， 列车运行平稳，能提高旅客舒适度， 由于磁悬浮系统采用导轨结构，不会 由于磁悬浮系统采用导轨结构， 发生脱轨和颠覆事故，提高了列车运 发生脱轨和颠覆事故， 行的安全性和可靠性。 行的安全性和可靠性。
• 3:污染小，易维护 污染小， 污染小
磁 生机械噪声， 悬浮列车在运行中既不产 生机械噪声， 也不排放任何废气、废物， 也不排放任何废气、废物，对周边环 境的污染极小，有利于环境保护， 境的污染极小，有利于环境保护，加 由于没有钢轨、车轮、 上磁悬浮列车 由于没有钢轨、车轮、 接触导线等摩擦组件， 接触导线等摩擦组件，可以省去大量 维修工作和维修费用。 维修工作和维修费用。
磁悬浮列车运行时与轨道保持 一定的间隙（一般为1―10cm）， 一定的间隙（一般为 ）， 因此运行安全、平稳舒适、 因此运行安全、平稳舒适、无噪 可以实现全自动化运行。 声，可以实现全自动化运行。磁 悬浮列车的使用寿命可达35年 悬浮列车的使用寿命可达 年， 而普通轮轨列车只有20―25年。 而普通轮轨列车只有 年 磁悬浮列车路轨的寿命是80年 磁悬浮列车路轨的寿命是 年， 普通路轨只有60年。此外，磁悬 普通路轨只有 年 此外， 浮列车启动后39秒内即达到最高 浮列车启动后 秒内即达到最高 速度，目前的最高时速是552公 速度，目前的最高时速是 公 据德国科学家预测， 里。据德国科学家预测，到2014 磁悬浮列车采用新技术后， 年，磁悬浮列车采用新技术后， 时速将达1000公里。而一般轮轨 时速将达 公里。 公里 列车的最高时速为300公里。 公里。 列车的最高时速为 公里
磁悬浮列车的应用
磁浮列车是自大约200年前斯蒂芬森 的‘火箭’号蒸汽机 年前斯蒂芬森 火箭’ 磁浮列车是自大约 突破。 车问世以来铁路技术最根本的 突破。”这是一点都不为 过的。 仅是铁路技术的根本突破， 过的。应该说磁浮列车不仅 仅是铁路技术的根本突破， 更是现代交通工具的典范。 更是现代交通工具的典范。
磁悬浮列车还有很多没有突破和解决 的问题，期待你来实现！ 的问题，期待你来实现！
参考文献
• 1: (美)R.C.奥汉德 奥汉德(RobertC.O’handley)著,周 美 奥汉德 著周 永洽等译.现代磁性材料原理和应用 现代磁性材料原理和应用[M]. 化 永洽等译 现代磁性材料原理和应用 学工业出版社, 学工业出版社 2002 • 2:田民波编著 磁性材料 田民波编著.磁性材料 田民波编著 磁性材料[M]. 清华大学出版 社, 2001 • 3:蔡圣善 朱来云编著 经典电动力学 蔡圣善,朱来云编著 经典电动力学[M]. 复 蔡圣善 朱来云编著.经典电动力学 旦大学出版社, 旦大学出版社 1985 • 4:www.baidu.com
制作人： 制作人：陈立新 陈朝辉 解说人： 解说人：马建明 指导老师： 指导老师：杨晓梅 2011级物理学（师范）2班 级物理学（ 级物理学 师范） 班 制作时间:2012年4月26日 制作时间 年 月 日
磁悬浮列车
• • • • • • 1: 磁悬 浮 列 车 的 介 绍 2: 磁 悬 浮 列 车 的 发 展 史 3: 磁 悬 浮 列 车 的 原 理 4: 磁 悬 浮 列 车 的 应 用 5: 磁 悬 浮 列 车 的 优 缺 点 6: 磁 悬 浮 列 车 的 发 展 前 景