Elektromagnetisk svæveflyvning

Hvad er elektromagnetisk svæveflyvning? Hvad bruges den til?

Har du nogensinde hørt om Maglev-togene i Japan eller Transrapid-togene i Europa? Kender du til magnetisk svævetog? Det er tog, der »svæver« over skinnerne takket være et magnetfelt. For at lære mere kan du i denne artikel finde alt, hvad du behøver at vide om elektromagnetisk svæveflyvning og dens rolle i den verden, der omgiver os. Se også vores kollektion af magnetiske globusser, der bruger netop denne energi.

Forståelse af elektromagnetisk svæveevne

Inden for fysik og naturvidenskab findes der to grundlæggende begreber vedrørende levitationsprincippet: det elektromagnetiske begreb, der genereres af regulerede elektromagneter, og det elektrodynamiske begreb, der bygger på kræfter fra inducerede strømme. Elektromagnetisk svæveevne defineres som en mekanisme, der gør det muligt at få et objekt til at svæve ved hjælp af et magnetfelt. De elektromagnetiske kræfter, der virker på dette objekt, gør det muligt for det at modstå sin egen vægt og svæve uden at falde ned.

Mere konkret befinder et objekt sig i en tilstand af elektromagnetisk svæveflyvning, når det svæver over en magnetisk underlag uden at være i kontakt med dette underlag. En lodret kraft, der virker nedad, udligner objektets/legemets vægt. Transrapid-togene i Tyskland og Shanghai er konkrete eksempler på elektromagnetisk svæveflyvning. Derimod anvender de japanske Maglev-tog elektrodynamisk svæveflyvning.

Hvordan fungerer elektromagnetisk svæveflyvning?

Elektromagnetisk svæveflyvning er mulig takket være magnetiske kræfter. For at forstå dette skal man først vide, hvordan magneter fungerer. Det er meget simpelt! Lad os tage udgangspunkt i, at en magnet kan tiltrække eller frastøde ferromagnetiske materialer afhængigt af polernes placering. Nordpoler tiltrækker hinanden, og nord- og sydpoler frastøder hinanden.

Den magnetiske mekanisme opstår, når magneterne aktiveres skiftevis (tiltrækker og frastøder hinanden). Tyngdekraften, der virker på det svævende objekt, udlignes af disse kræfter. Dette gør det muligt at opretholde en konstant afstand mellem objektet og jorden, hvilket forhindrer friktion. Denne friktionsfri mekanisme gør det desuden muligt at bevæge sig hurtigere fremad. For at aktivere det elektromagnetiske svæve- eller bærsystem anvendes elektromagneter og superledere.

Elektromagneter

En elektromagnet er en magnet, der forsynes med elektrisk strøm. Den gør det muligt at omdanne elektrisk energi til magnetisk energi. Til dette formål består magneten af en magnetisk jernkerne omgivet af en spole af ledende tråd. Det magnetiske felt opstår, når den elektriske strøm passerer gennem elektromagneten. Takket være dette princip har elektromagneten en stærk mekanisk tiltrækningskraft. Derfor anvendes den til elektromagnetisk svæveflyvning.

Superledere

Superledere er materialer, der er i stand til at lede elektrisk strøm perfekt uden modstand eller energitab. Dette er fænomenet superledning. Det muliggøres ved at afkøle materialet for at fjerne al elektrisk modstand.

Fænomenet superledning, der blev opdaget af den nederlandske fysiker Heike Kamerlingh Onnes i 1911, er stadig en enestående opdagelse. Desto mere fordi superledere desuden har enestående magnetiske egenskaber. De kan således uden problemer svæve under en magnet.

Hvad bruges elektromagnetisk svævelse til?

Som du sikkert allerede har bemærket ovenfor, gør elektromagnetisk svævelse det muligt at få et objekt til at svæve over en magnetiseret overflade, uden at de rører hinanden. Men derudover gør denne mekanisme det også muligt at få det bevægelige objekt til at bevæge sig hurtigere. Det er grunden til, at den elektromagnetiske svævefart primært anvendes inden for jernbanesektoren, især til fremdrift og svævefart af tog som det tyske Transrapid eller Transrapid i Shanghai.

Toget med elektromagnetisk svævefart

Toget med elektromagnetisk svævefart svæver udelukkende ved hjælp af poltiltrækning. Til dette formål er det udstyret med elektromagneter placeret på undersiden, parallelt med skinnerne. Skinnerne er ligeledes forsynet med laminerede jernstænger, der kommer i kontakt med elektromagneterne.

Der opstår et elektromagnetisk felt, uden at elektromagneterne og jernstængerne er i kontakt med hinanden. Derudover svæver toget (dvs. det hviler ikke på skinnerne). Det kører med en maksimal hastighed på op til 150 km/t.

Fordelene ved tog med elektromagnetisk svævefart

At elektromagnetisk svævefart i dag er meget udbredt i tog, skyldes især, at den har flere fordele:

• Denne mekanisme gør det muligt for togene at køre med høj hastighed.
• Den gør det også muligt at reducere støjgenerne fra tog, der kører på skinnerne (da det svævende tog ikke rører skinnerne).
• Det er et rent og mindre forurenende system: toget med elektromagnetisk svævefart udleder ingen røg og bruger kun få energiressourcer. Der er kun lidt strømtab og -spild takket være superledere.
• Togets luftmodstand og hastighed forårsager ingen skader på økosystemet.

Til gengæld er implementeringen af dette koncept stadig meget dyr. Derfor findes der kun meget få elektromagnetisk svævende tog i verden.