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若即若离的磁悬浮列车  

2013-03-29 06:20:29|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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若即若离的磁悬浮列车



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若即若离的磁悬浮列车



 

15955633029;1148631378; xzyggyj@163.com

若即若离的磁悬浮列车
江苏沛县张街中学 张振楼


  这几年的中考非常关注热点社会问题,比如青藏铁路的开通、动车组问题、水资源保护、纳米科学、超导技术、磁悬浮列车、现代通信(微波和光纤)、可持续发展等问题。高速磁悬浮列车是20世纪的一项技术发明,其原理并不深奥。

 

若即若离的磁悬浮列车 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

  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对应的形式:一种是排斥式(图1):利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁浮列车,它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上的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;另一种是吸引式(图2):利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁浮列车,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,运行时控制电磁铁的电流,改变电磁铁的磁性强弱,使电磁铁和导轨间保持10mm(正负误差2mm)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。(图中的箭头方向均表示车体所受磁力的方向)

 

若即若离的磁悬浮列车 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间        若即若离的磁悬浮列车 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

  它们都能使磁铁具有抗拒重力的能力,从而使列车悬浮在轨道上。悬浮的目的是减小列车与轨道间的阻力,具有节能、省时的优点。“若即若离”,是磁悬浮列车的基本工作状态。

 

  磁悬浮列车是有无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具,是高新技术的产物。上海磁悬浮列车示范运营项目于2006年4月26日正式通过国家验收。正线全长约30km,设计最高运行时速430km/h,单向运行时间7min20s。

 

若即若离的磁悬浮列车 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

  (1)上海磁悬浮列车的结构如图3—甲所示。要使列车悬浮起来,车身线圈的上端是_____极。

 

  (2)图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图,A是磁性稳定的电磁铁,安装在铁轨上,B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管。B中电流方向如图乙所示,请在图中标出通电螺线管的N极,螺线管B与电磁铁A之间相互________(选填“排斥”或“吸引”),从而使列车悬浮在铁轨上方。

 

  解析:分析图3—甲知上海磁悬浮列车的结构属“吸引式”。所以要使列车悬浮起来,车身线圈的上端应是S极。

 

  拓展:在判断出车身线圈的上端应是S极的基础上,请在图4中画出这种磁悬浮列车车厢线圈的绕线。

 

若即若离的磁悬浮列车 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

  分析图乙知它属“排斥式”。用右手螺旋定则判断B的上端为N极,下端为S极。螺线管B与电磁铁A之间相互排斥,从而使列车悬浮在铁轨上方。其车体结构如图5。

 

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  拓展:请同学们在图5中,标出通电螺线管A所示绕线中所通电流方向。

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