八年级物理下册《电磁铁》文字素材3 人教新课标版.doc

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1、磁悬浮列车很早以前，人们就希望列车能与轨道脱离接触，以解除轮轨车辆的振动与磨损带来的烦恼。早在1864年，法国就开展了气垫车的研制工作，通过压缩空气使车体与地面脱离接触。1869年法国巴黎试验了世界上第一个气垫车。20世纪60年代，这种研究形成高潮，世界上出现了三个载人的气垫车实验系统。随着技术的进展，特别是固体电子学的出现，使原来十分庞大的控制设备变得十分轻巧，这就给磁悬浮列车技术提供了实现的可能。1969年，德国牵引机车公司(LocomotiveCompany)的马法伊(KraussMaffei)研制出小型磁浮列车系统模型，以后命名为TR01型。1

2、972年又研制成TR02型，该车在l公里轨道上时速达165公里，这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。1973年，马法伊还研制成气垫车(命名为TR03)。与磁浮列车相比，气垫车的技术要复杂得多。此后德国放弃了发展气垫车的计划，而着眼发展磁悬浮列车（以下简称磁浮列车)。悬浮与推进的各种方式磁浮列车从原理上可分为两种。一种是电磁型(EMS，ElectroMagneticSystem)，也称吸力型、常导型。另一种是电动型（EDS，ElectrodynamicSystem)，也称斥力型、超导型。电磁型列车在车体内装有电磁铁，路轨为一导磁体。电磁铁绕组中电流的大小根

3、据间隙传感器的信号进行调节，使车体与路轨间保持一定距离。悬浮力的大小与车速无关，任何车速时均能保持稳定的悬浮力。悬浮气隙较小，约l厘米。出于安全考虑，设有应急备用车轮。车身前进的动力由直线感应电机或直线同步电机提供(也可用喷气推进)。它的悬浮和推进系统消耗的功率很小，一般为l千瓦／吨。结构、材料简单，但车体较重。电动型列车在车体内安装有超导线圈，轨道上分布有按一定规则排列的短路铝环。当超导线圈内通电时就产生强磁场，在列车以一定速度前进时，该强磁场就在路轨的铝环内产生感应电流，两者相互排斥而产生上浮力。速度愈大这个排斥力就愈大，当速度超过一定值(时速80

4、公里以上)时，列车就脱离路轨表面，最大距离可达数十厘米以上。其悬浮是自稳定的，无须加任何主动控制；由于采用大气隙悬浮，即使车体有稍许不平衡，或车体与轨道有些许对不准，或轨道上有冰雪之类杂物，均不会影响列车运行的安全性。采用超导线圈虽可减轻线圈结构的重量，但却要增设超导所需的致冷系统，致冷电源也增加了功耗。这种结构的磁场若不加屏蔽，会增加环境的电磁污染。在低速行驶时，列车还需轮轨系统支撑，侧向稳定也要另加控制设备。除电磁型、电动型之外，还有永磁式半悬浮型、推力与悬浮结合型的磁浮列车。磁浮列车的驱动方式主要有直线感应电机(LIM)，直线同步电机(LSM)，

5、以及直线磁阻电机(LRM)和Z宇型单极直线同步电机。后两者很少采用。直线感应电机也称短定子直线感应电机，主要用在日本的HSST系列。它的初级绕组装在车体上，定子由硅钢片选成，横向开有许多齿槽，用于安放电机绕组。次级采用低碳钢实心结构，架设在轨枕上，其上附设一层次级导体(5毫米厚的铝板)。当初级绕组加上三相交流电之后，在气隙空间形成一个平移磁场，该磁场切割次级导体，在导体中产生感应电流。该感应电流形成的磁场与初级绕组形成的平移磁场方向相反，从而在路轨与车体之间产生电磁推力。这种电机的速度低于同步速度，一般用于中速(100～200公里／时)磁浮列车。直线同

6、步电机也称长定子直线感应电机，主要用在德国的TR系列和日本的MLU系列。其初级绕组沿轨道铺设，故称长定子，定子线构与短定子类似。次级安装在车体上，为水磁体或直流绕组，在气隙空间建立起一个恒定的直流磁场。当初级绕组加上三相交流电后，与次级的直流磁场间产生电磁推力。这种电机的速度等于同步速度，一般用于高速(400～500公里／时)磁浮系统。这种电机需沿轨道铺设大量导电线圈，并沿线建立许多变电站，用于区间供电。磁浮列车的优点由于实现了磁悬浮，车身与轨道脱离接触，因而产生一系列优点。(l)速度快。轮轨式列车点接触压力的典型数据是48.3兆帕。而磁浮列车是大面积

7、悬浮支撑，单位面积受力的典型数据是6.9～34.5千帕。普通列车的速度主要是受限于轮轨间的粘性力，而磁浮列车的速度则受限于空气阻力。下面列出各类交通工具速度的典型数据。高速列车磁浮EMS磁浮EDS汽车飞机平均速度（公里/时）21038044895485运行速度（公里/时）260400480110852由上可见，磁浮列车是陆上最快的交通工具，其速度仅次于飞机。(2)乘坐平稳舒适、噪音低。凡是在西德和日本乘坐过磁浮列车的人，都异口同声的称赞乘坐平稳舒适。这是因为车身与轨道之间无接触，轨道不平度的影响可通过控制系统被滤除。下面列出各种地面交通工具噪声情况。高

8、速列车磁浮列车汽车100（公里/时）82分贝67分贝76分贝250（公里/时）92分贝82分贝