磁悬浮原理演示（磁悬浮列车是如何运行的）

磁悬浮列车可以追溯到布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)首创的技术。布鲁克海文的詹姆斯·鲍威尔(James Powell)和戈登·丹比(Gordon Danby)在20世纪60年代末获得了第一项磁悬浮列车设计专利。鲍威尔是在交通堵塞时想到这个主意的，他认为陆地上一定有比汽车或传统火车更好的旅行方式。他想出了利用超导磁体使火车车厢悬浮的主意。超导磁体是在使用过程中被冷却到极端温度的电磁体，这大大增加了磁场的功率。

在磁浮列车中，超导磁铁将火车车厢悬挂在u形导轨上。和普通磁铁一样，当磁极相对时，这些磁铁也会互相排斥。

考虑如下图所示并排放置的两块磁铁，磁铁的顶部（蓝色）是北极，磁铁的底部（红色）是南极。如果你将另外两块磁铁放在这些磁铁上，使北极朝向北极，那么它们会被排斥，并且你无法将面向同一极的磁铁稳定地放置在另一个之上。因此，悬浮火车可能不像你想象的那么容易。

磁悬浮列车在前端没有发动机来拉动车厢，而是使用电磁铁的基本原理。

磁悬浮列车由导轨壁和轨道中的带电线圈产生的磁场提供动力。该系统分为三个部分：

1. 大电源

2. 导轨（轨道）内衬金属线圈

3. 附在火车底部的大型导引磁铁。

磁悬浮列车车厢就是一个四角装有磁铁的盒子，使用的磁铁是超导的，这意味着当它们被冷却到低于零下268度时，它们可以产生比普通电磁体强10倍的磁场，足以悬浮和推动火车。

这些磁场与简单的金属线圈相互作用，这些金属线圈安装在磁悬浮轨道的混凝土上。这些线圈由导电材料制成，比如铝，当一个磁场经过时，就会产生电流，产生另一个磁场。

三种类型的回路被设置在特定的时间间隔内，以完成三个重要的任务:第一个是使火车悬浮在轨道上方; 第二个保持火车水平稳定。两个回路都使用磁斥力来保持车厢在最佳位置; 它离导轨中心越远或越接近底部，将它推回到轨道上的磁阻就越大。第三套回路是一个由交流电驱动的推进系统。在这里，磁力的吸引和排斥都被用来移动火车车厢沿着导轨。想象一下，盒子里有四个磁铁——每个角上有一个。前角的磁体北极朝外，后角的磁体南极朝外。给推进回路通电，就会产生磁场，既能从前方推动列车前进，也能从后方推动列车前进。

推进力

是什么启动了磁悬浮列车? 它的基本原理很简单。运动中的火车和它的超导磁体在导轨两侧的线圈上产生电流。基于这些信号，该系统将交流电输入到导轨两侧的推进线圈中，产生一系列交替的南北磁极，拉动和推动超导磁体，加速列车。

在上图中，列车由于南极(S-S)或北极(N-N)的排斥而向前推进，同时由于相对两极(S-N或N-S)的吸引而向前拉。同样地，火车也在不断地向前行驶。

磁悬浮列车悬浮在轨道之上，消除了火车和轨道(轨道)之间的摩擦力，因此火车可以以惊人的速度旅行。

优点

高速: 磁悬浮列车允许比传统列车更高的最高速度。火车和轨道之间没有物理接触。因此，在火车和钢轨之间不存在阻碍火车速度的摩擦力。所以一辆普通的磁悬浮列车可以以200公里/小时的速度行驶。这些火车可以和飞机竞争。磁悬浮列车已知的最高速度是每小时600公里。

低能耗: 磁悬浮列车比传统列车节省30%的能源。磁悬浮列车不像传统的火车那样有一个消耗巨大能量的发动机。磁体在磁悬浮列车的悬浮和移动中起着关键作用。

很少的维护: 磁悬浮列车和它的轨道需要很少的维护，因为火车从不接触轨道，几乎没有磨损。

昂贵的轨道: 磁悬浮的轨道比铁路轨道贵得多。

天气: 磁悬浮列车受冰、雪、雨、严寒等影响较小。

制动: 磁悬浮列车的加速和减速比传统列车快得多。

噪音小: 在传统列车中，噪音主要是由车轮在轨道上运行引起的。但是磁悬浮列车没有轮子，所以噪音很小。这种微小的噪音是由于运动时空气的干扰而产生的。

污染小

安全: 磁悬浮列车比传统列车安全得多。

缺点

1. 由于电磁引力的不稳定性，列车与导轨(轨道)之间的间隙必须由计算机系统不断监测和修正，以避免碰撞。

2. 虽然磁悬浮列车事故很少发生，但这些事故造成的损害是极端的。