Viac ako 8 rokov skúseností s výberom a testovaním galaxy projektorov, lávových lámp, Nixie hodín a vedeckých dekorácií pre domácnosti.
Čo je to elektromagnetická levitácia? Na čo slúži?
Počuli ste už niekedy o vlakoch Maglev v Japonsku alebo o Transrapide v Európe? Poznáte vlaky s magnetickou levitáciou? Ide o vlaky, ktoré „levitujú“ nad koľajnicami vďaka magnetickému poľu. Ak sa chcete dozvedieť viac, v tomto článku nájdete všetko, čo potrebujete vedieť o elektromagnetickom vznášaní a o jeho úlohe v svete okolo nás. Pozrite si tiež našu kolekciu magnetických glóbusov, ktoré využívajú tú istú energiu.
Porozumenie elektromagnetickej levitácii
Vo fyzike a prírodných vedách existujú dva základné koncepty princípu levitácie: elektromagnetický koncept, ktorý je generovaný regulovanými elektromagnetmi, a elektrodynamický koncept, ktorý spočíva na silách indukovaných prúdov. Elektromagnetická levitácia je definovaná ako mechanizmus umožňujúci levitáciu predmetu vďaka magnetickému poľu. Elektromagnetické sily pôsobiace na tento predmet mu umožňujú vyvažovať vlastnú hmotnosť a vznášať sa bez pádu.
Konkrétnejšie povedané, predmet sa nachádza v stave elektromagnetického vznášania, keď sa vznáša nad magnetickou podložkou bez kontaktu s ňou. Zvislá sila smerujúca zdola nahor vyvažuje hmotnosť tohto predmetu/telesa. Vlaky Transrapid v Nemecku alebo v Šanghaji sú konkrétnymi príkladmi elektromagnetického vznášania. Naopak, japonské vlaky Maglev využívajú elektrodynamické vznášanie.
Ako funguje elektromagnetická levitácia?
Elektromagnetická levitácia je možná vďaka magnetickým silám. Aby sme to pochopili, musíme najprv vedieť, ako fungujú magnety. Je to veľmi jednoduché! Vychádzajme z princípu, že magnet môže priťahovať alebo odpudzovať feromagnetické materiály v závislosti od polohy pólov. Severné a severné póly sa priťahujú a severné a južné póly sa odpudzujú.
Magnetický mechanizmus nastáva, keď sa magnety striedavo aktivujú (priťahujú sa a odpudzujú). Gravitácia pôsobiaca na levitujúci predmet je kompenzovaná týmito silami. To umožňuje udržiavať konštantnú vzdialenosť medzi predmetom a zemou, čím sa zabraňuje treniu. Tento bezodporový mechanizmus navyše umožňuje rýchlejší pohyb. Na aktiváciu systému elektromagnetickej levitácie alebo vznášania sa používajú elektromagnety a supravodiče.
Elektromagnety
Elektromagnet je magnet napájaný elektrickým prúdom. Umožňuje premieňať elektrickú energiu na magnetickú energiu. Na tento účel je magnet tvorený magnetickým železným jadrom obklopeným cievkou z vodivého drôtu. Magnetické pole vzniká pri prechode elektrického prúdu elektromagnetom. Vďaka tomuto princípu má elektromagnet silnú mechanickú príťažlivú silu. Preto sa používa pri elektromagnetickom vznášaní.
Supravodiče
Supravodiče sú materiály schopné dokonale viesť elektrický prúd bez odporu a bez strát energie. Ide o jav supravodivosti. Ten je možný vďaka ochladeniu materiálu, čím sa odstráni akýkoľvek elektrický odpor.
Jav supravodivosti, ktorý v roku 1911 objavil holandský fyzik Heike Kamerlingh Onnes, je dodnes výnimočným objavom. O to viac, že supravodiče majú navyše výnimočné magnetické vlastnosti. Vďaka tomu môžu bez problémov levitovať pod magnetom.
Na čo slúži elektromagnetická levitácia?
Ako ste si už určite všimli vyššie, elektromagnetická levitácia umožňuje, aby sa predmet vznášal nad magnetizovaným povrchom bez toho, aby sa dotýkali. Okrem toho však tento mechanizmus umožňuje aj zrýchlenie pohybu predmetu. Preto sa elektromagnetická levitácia využíva hlavne v železničnej doprave, najmä na pohon a levitáciu vlakov, ako je nemecký Transrapid alebo šanghajský Transrapid.
Vlak s elektromagnetickou levitáciou
Vlak s elektromagnetickou levitáciou levituje výlučne vďaka príťažlivosti pólov. Na tento účel je vybavený elektromagnetmi umiestnenými na spodnej časti, paralelne s koľajnicami. Aj koľajnice sú vybavené valcovanými železnými tyčami, ktoré prichádzajú do kontaktu s elektromagnetmi.
Vzniká tak elektromagnetické pole, bez toho, aby sa elektromagnety a železné tyče dotýkali. Vlak navyše levituje (t. j. nedotýka sa koľajníc). Pohybuje sa rýchlosťou až 150 km/h.
Výhody vlakov s elektromagnetickou levitáciou
Ak je dnes elektromagnetická levitácia vo vlakoch veľmi rozvinutá, je to najmä preto, že má viacero výhod:
- Tento mechanizmus umožňuje vlakom pohybovať sa vysokou rýchlosťou.
- Umožňuje tiež znížiť hluk spôsobený prejazdom vlakov po koľajniciach (keďže levitujúci vlak sa koľajníc nedotýka).
- Je to čistý a menej znečisťujúci systém: vlak s elektromagnetickou levitáciou nevypúšťa dym a spotrebúva len málo energetických zdrojov. Vďaka supravodičom dochádza k minimálnym stratám a emisiám elektrickej energie.
- Aerodynamický odpor a rýchlosť vlakov nespôsobujú poškodenie ekosystému.
Na druhej strane je realizácia tohto konceptu stále veľmi nákladná. Preto existuje na svete len veľmi málo vlakov s elektromagnetickou levitáciou.
Často kladené otázky
Elektromagnetická suspenzia vs klasická magnetická levitácia – aký je rozdiel pri výbere darčeka?
Elektromagnetická suspenzia používa senzor a cievku na aktívne udržanie objektu vo vzduchu, takže levituje stabilnejšie a dlhšie ako lacné magnety. Ak hľadáte efektný darček pre fanúšika fyziky alebo domácu dekoráciu na stôl, vyberte model s LED podsvietením a kovovou základňou – vyzerá premyslenejšie a drží pozornosť dlhšie.
Pre koho je vhodný levitujúci glóbus alebo dekorácia s elektromagnetickou suspenziou?
Ideálny je pre milovníkov vedy, študentov fyziky, geekov a ľudí, ktorí chcú originálny kúsok na pracovný stôl či policu. Deti oceňujú vizuálny efekt, dospelí skôr eleganciu a tichý motor. Pri výbere zvážte, či chcete glóbus, planétu, alebo abstraktný geometrický tvar podľa štýlu interiéru.
Ako vybrať kvalitnú lampu s magnetickou levitáciou, aby nespadla alebo neblikala?
Skontrolujte, či má produkt automatické vyrovnávanie a stabilný adaptér – lacné kusy bez regulácie často strácajú rovnováhu pri vibráciách. Odporúčame modely s kovovým jadrom a zárukou minimálne 12 mesiacov, ktoré ponúkame v katalógu vedeckých dekorácií.
Oplatí sa kombinovať elektromagnetickú suspenziu s ďalšími vedeckými dekoráciami v interiéri?
Áno, levitujúci objekt pôsobí najlepšie spolu s Nixie hodinami, lávovou lampou alebo posterom periodickej tabuľky – vytvoríte tak tematický kútik pre milovníka vedy. Umiestnite ho mimo priameho slnka a vlhkosti, aby elektronika vydržala dlhšie bez porúch.
