- Преподавателю
- Физика
- Конспект презентации проекта по физике на тему «Магнитная левитация»
Конспект презентации проекта по физике на тему «Магнитная левитация»
Раздел | Физика |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Махно Т.Л. |
Дата | 06.12.2015 |
Формат | docx |
Изображения | Нет |
конспект презентации ПРОЕКТНОЙ РАБОТы по физике на тему «МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ»
-
сегодня я хочу представить свой проект, который называется «Магнитная левитация». Мой проект является исследовательским, поэтому целью проекта является исследование магнитных явлений и возможностей их потенциального использования в современной технике. (слайд 1-2)
-
Почему я выбрал эту тему? Очень давно, как только я узнал о свойствах магнитов притягиваться и отталкиваться, меня стал интересовать вопрос: можно ли использовать это свойство магнитов для удержания предметов в воздухе в состоянии «парения» над землёй? Например, можно ли создать диван, «висящий» в воздухе и мягко амортизирующий, когда вы садитесь на него? (слайд 3)
-
С целью ответить на этот и другие похожие вопросы я поставил следующие задачи: (слайд 4)
-
изучить магнитные свойства веществ;
-
исследовать возможность магнитной левитации и
-
выявить потенциальные области применения магнитной левитации
-
В ходе исследований я выяснил, что все вещества в природе в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. При этом одни из них при внесении в магнитное поле втягиваются в него и располагаются по направлению магнитных линий внешнего магнитного поля. Такие вещества называются парамагнетиками. Например, платина, марганец, хром. Другие вещества, напротив, располагаются поперек магнитных линий внешнего магнитного поля и выталкиваются из него. Такие вещества называются диамагнетиками. К ним относятся медь, алюминий, серебро и особенно висмут и сурьма. Это разделение веществ на парамагнетики и диамагнетики предложил в 1845 году Майкл Фарадей. Вещества, которые обладают особо выраженными свойствами парамагнетиков («сверхпарамагнетики»), такие, как железо, никель и кобальт, позднее получили название ферромагнетики.(слайд5 )
-
Кроме того есть вещества, которые сами создают магнитное поле, так называемые постоянные магниты. В постоянных магнитах элементарные кольцевые токи вокруг атомов и молекул ориентированы одинаково. Усиливая друг друга, они создают в веществе и вокруг него магнитное поле. Постоянные магниты встречаются в природе в виде оксидов железа - например, магнетит или сплавов других веществ, как, например, неодимовый магнит - редкоземельный постоянный очень мощный магнит, состоящий из сплава неодима, бора и железа. Так же постоянные магниты люди научились создавать искуственно, сплавляя некоторые ферромагнетики с пара- и диамагнетиками. (слайд 6)
-
Почему же магниты притягиваются или отталкиваются? Дело в том, что каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. Между этими полюсами проходят линии магнитного поля - это суммарное направление элементарных кольцевых токов. Так вот, если направление магнитных линий совпадает, т.е. магниты совмещаются разноимёнными полюсами, то они притягиваются. Одноимённые же полюса, напротив, отталкиваются. (слайд 7)
-
Самые мощные магниты, которые удалось создать человеку, это - электромагниты. Каждый провод, по которому течёт электрический ток, создаёт вокруг себя магнитное поле. Магнитное поле можно усилить, если свернуть провод в виде винтовой спирали. Полученную катушку с током называют соленоидом. При увеличении витков в катушке магнитное поле также возрастает в силе. Ещё большего усиления магнитного поля можно достичь, если вставить в соленоид железный стержень (сердечник). Соленоид с железным сердечником внутри называется электромагнитом. (слайд 8)
-
Первым создателем электромагнита был Вильям Стерджен. 4 мая 1825 года он продемонстрировал первый в мире электромагнит грузоподъёмностью 36Н. В 1830 году работу над электромагнитами продолжил ученик Стерджена Джоуль, который сумел создать электромагнит, способный поднять 5500Н. уже через год американский ученый Дж. Генри обогнал его, построив электромагнит, поднимавший 10000Н. А в 1840 году Джоуль создал магнит собственной конструкции, который удерживал на весу 12000Н. Современные электромагниты поднимают грузы в несколько десятков тонн! Электромагниты нашли широкое применение в сельском хозяйстве для очистки зерна и на заводах для подъёма тяжестей. (слайд 9)
-
Итак, можно ли заставить магнит левитировать? Ведь если магниты поднести друг к другу одноименными полюсами, отталкиваясь, они тут же стремятся повернуться друг к другу разноимёнными полюсами, вследствие чего тут же притягиваются! Теорема Ирншоу доказывает, что используя только ферромагнетики, невозможно устойчиво удерживать объект в гравитационном поле. Несмотря на это, с помощью сервомеханизмов, диамагнетиков, сверхпроводников и систем с вихревыми токами левитация возможна! (слайд 10)
-
В некоторых случаях подъёмная сила обеспечивается магнитной левитацией, но при этом есть механическая поддержка, дающая устойчивость. В этих случаях явление называется псевдолевитация. Безопорная устойчивая магнитная левитация возможна благодаря магнитным ямам, возникающим в магнитном поле, которые можно выстраивать с помощью нескольких магнитов. (слайд 11)
-
Следующий фактор устойчивой магнитной левитации это - гироскопический эффект - устойчивость оси вращения объекта в пространстве (многим знакомый с детства эффект «волчка» - юлы). Для большей наглядности можно посмотреть трёхминутный видеосюжет Игоря Белецкого «Магнитная левитация». (слайд 12)
-
Итак, магнитная левитация возможна! Где и как можно использовать это магнитное свойство? Первое: поезд на магнитной подущке- магнитоплан или маглев. Второе: магнитные подшипники. Третье: показ продукции(слайд 13)
-
Немного подробнее о магнитоплане. Маглев - это поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного поля. (слайд 14)
-
Основные достоинства маглева. 1) самая высокая скорость из всех видов общественного наземного транспорта (до 603 км/ч); 2) низкое потребление электроэнергии (энергия у маглева расходуется в три раза эффективнее, чем у автомобиля и в 5 раз - чем у самолёта); 3) снижение эксплуатационных затрат в связи со значительным уменьшением трения деталей; 4) огромные перспективы по достижению скоростей, многократно превышающих скорости, используемые в реактивной авиации (при уменьшении аэрдинамического сопротивления путём помещения состава в вакуумный тоннель); 5) в связи с этим прорабатываются проекты по использованию магнитных ускорителей в качестве средства вывода полезной нагрузки в космос; 6) низкий шум; 7) КПД данного поезда выше в сравнении с КПД современных поездов. (слайд 15)
-
Разумеется, у маглевов есть и свои недостатки, но их гораздо меньше, чем достоинств: 1) высокая стоимость создания и обслуживания колеи; 2) в отличие от рельсовых путей для скоростных поездов, которые остаются доступными и для обычных пассажирских и пригородных поездов, путь маглева ни для ечго другого не пригоден. (слайд 16)
-
Тем не менее, маглевы постепенно завоевывают пути сообщения. Так в 1984 году в Германии (Эмсланд) был построен первый испытательный трек общей длиной 31,5 км. В настоящее время дорога используется для проведения испытаний и в качестве аттракциона для туристов. Через пять лет в Германии (Берлин) была открыта дорога для движения пассажиров. Проезд был бесплатный, вагоны управлялись автоматически без машиниста, дорога работала только по выходным дням. В это же время (с 1984 по 1995) в Великобритании нескоростной магле-челнок ходил от Бирменгемского аэропорта до ближайшей железнодорожной станции. В СССР в 1987 году было начато строительство первой магнитной железной дороги в Армении. Однако спитакское землетрясение и военные события стали причиной замораживания объекта. В Китае Шанхайская маглев-трасса открыта в 2002 году. Её протяженность сотавляет 30 км. 16 апреля 2015 года маглев Японской компании установил новый рекорд скорости, разогнавшись до 590 км/ч. В настоящее время в Южной Корее строится дорога, относящаяся к типу городского маглева. (слайд 17)
-
Магнитные подшипники - элементы опоры осей, валов и других деталей, работающих на принципе магнитной левитации. Ввиду отсутствия трения, магнитные подшипники совершенно не подвержены износу. (слайд 18)
-
Магнитная левитация - очень эффектный способ выгодно представить новую продукцию - все чаще используется для выставок и презентаций. (слайд 19)
-
В заключение, можно добавить, что магнитная левитация, несомненно, имеет гораздо более широкие перспективы применения не только в космической промышленности, в качестве общественного транспорта, но и в повседневной обыденной жизни: «летающие» диваны и «висячие» светильники; различные подставки: от телефонов до зубных щеток; «плавающие» в воздухе аквариумы и «подвесные» наборы инструментов.
-
Источники информации: (слайд 20)
-
nado5.ru/e-book/magnitnoe-pole-silovye-linii-magnitnogo-
-
valtar.ru/Magnets4/School/m_4_21_01.
-
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%82
-
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F
-
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82
-
izobreteniya.net/proverka-shemyi-magnitnogo-podvesa-na-postoyannyih-magnitah/
-
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82
-
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82
-
shok.us/giroskopicheskij-effekt-i-effekt-dzhanibekova/
-
shok.us/giroskopicheskij-effekt-i-effekt-dzhanibekova/
-
kakprosto.ru/kak-28323-kak-perevesti-kilogramm-v-nyuton
-
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%B2
-
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%88%D0%B8%D0%BF%D0%BD%D0%B8%D0%BA
-
bing.com/images/search?q=%d0%b3%d0%b8%d1%80%d0%be%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%bf%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%b8%d0%b9+%d1%8d%d1%84%d1%84%d0%b5%d0%ba%d1%82+%d0%ba%d0%b0%d1%80%d1%82%d0%b8%d0%bd%d0%ba%d0%b8&view=detailv2&&id=572C30B5A668DF9800E90D9B05F739D67DE0F367&selectedIndex=0&ccid=YFin5SaX&simid=607986762278110562&thid=OIP.