تبلیغات
قطار های مغناطیسی

قطارهای مغناطیسی

یکشنبه 22 خرداد 1390 07:36 ب.ظ

                  

Maglev   یا حمل و نقل شناور مغناطیسی(Magnetic Levitation), نام تکنولوژی جدیدی می باشد که با توجه به مشخصه های برجسته اش انقلابی در صنعت حمل و نقل ایجاد خواهد کرد. "ماگلو" نوعی از حمل و نقل می باشد که قطار را به طور شناور و کاملا جدا از زمین به وسیله نیروی الکترومغناطیسی به طرف جلو می راند. این روش جدید سریع تر، راحت تر و مطمعن تر از روش حمل و نقل کنونی، همراه با چرخ های مرسوم می باشد..
به دلیل وجود نیروی محرکه اصلی این سیستم در ریل آن، به جای خود قطار، این قطارها بسیارسبک و کنترل آنها در سراشیبی ها بسیار آسان می باشد. ریل های استفاده شده در این سیستم نیز از مواد سبک ساخته شده است. تکنولوژی ماگلو ( Maglev ) این اجازه را به قطار می دهد که به راحتی به سرعت هواپیما ها ( 500 تا 580 کیلومتر در ساعت ) دست یابد.

تکنولوژی
در حالت کلی دو نوع ماگلو وجود دارد، یکی سیستم تعلیق الکترومغناطیسی ( EMS ) و یکی سیستم تعلیق الکترو دینامیکی ( EDS )
در سیستم تعلیق الکترو مغناطیس، قطار با داشتن الکترومغناطیس بسیار قوی بر روی ریل فشار آورده که همین عمل باعث معلق ماندن آن می شود. این مغناطیس ها در جهت ریل تنظیم شده و بوسیله کنترل باز خورد (feedback control)، میزان تعلیق خود را محاسبه و حفظ می نماید.
سیستم تعلیق الکترودینامیک به شیوه دیگری عمل می کند بدین صورت که هم ریل و هم قطار دارای مغناطیس می باشند که قطار به وسیله نیروی دافعه قطب های هم نام ارتفاع و فاصله خود را از ریل نگه می دارد.
قسمت مغناطیس قطار از الکترومغناطیس های به هم پیوسته ( مثل ماگلو JR ) یا از مغناطیس های پایدار تشکیل شده است. قسمت مغناطیس ریل ها نیز از تحریک منطقه توسط سیم پیچ های مغناطیسی به وجود می آید.
درسرعت های پایین سیم پیچ های کنونی توانایی تحمل وزن قطار را دارا نمی باشند و باید برای ثبات آنها در هنگام ایست کامل و در سرعت های پایین چرخ ها و یا وسایل شبیه آن در زیر قطار وجود داشته باشند تا قطار به سرعت های بالا دست یافته و از زمین جدا شود. برای این منظور سیم پیچ های بکار رفته در ریل ها، باعث حرکت رو به جلو قطار شده و همچنین با نیروی مغناطیسی فوق العاده خود باعث تعلیق قطار می شوند. همچنین این سیم پیچ ها یک موتور طولی نیز محسوب می شوند و حالت پیچشی آنها باعث بوحود آمدن یک جریان مداوم الکترو مغناطیس در کل ریل می شود.

هم اکنون نگاهی داشته باشیم به مزایا و معایب تکنولوژی مالگو EMS ( سیستم تعلیق الکترو مغناطیسی ):

 از مزایای این سیستم می توان مغناطیس بسیار نا چیز در درون و بیرون قطار، تکنولوژی بالا که می توان بوسیله آن به سرعت 500 کیلومتر در ساعت دست یافت و عدم نیاز به چرخ یا نیروهای محرکه دیگر را نام برد.
از معایب آن نیز می توان به فاصله موجود میان قطار و ریل که خواهان بررسی بی درنگ توسط کامپیوتر برای ممانعت از برخورد آنها با یکدیگر می باشد اشاره کرد.

سیستم مغناطیسی ابر رساناها
مغناطیس های بسیار قوی بر روی ابر رساناهایی نصب شده اند که فاصله زیاد ریل از قطار که منجر به دسترسی این قطار به سرعت 581 کیلومتر شده است را باعث شده اند، و همچنین ظرفیت بار بسیار زیاد آن از مزایا این سیستم می باشد. یکی از همین قطارها در دسامبر سال 2005 به صورت تبلیغی از ابر ساناها با درجه حرارت بالا در مغناطیس های خود استفاده کرد که  به وسیله مایع خنک کننده گران نیتروژن خنک می شدند.
از معایب این سیستم نیز می توان به عدم توانایی در برقراری ارتباط های تلفنی، عدم توانایی در برقراری ارتباط مسئولین قطار به واگن مسافران بوسیله سیستم صوتی داخل کابین ها و عدم توانایی در استفاده از وسایل الکترونیکی مثل ذخیره کننده های مغناطیس و اد ها به علت وجود جریان مغناطیسی بالا در قطار اشاره کرد. همچنین این مشکلات و هزینه بالای این سیستم باعث باقی ماندن این تکنولوژی در مرحله تست شده است.

سیستم مغناطیسی پایدار EDS:
از مزایای این سیستم می توان به سیستم تعلیق بدون اشکال، عدم نیاز به نیرو برای فعال کردن مغناطیس ها، قرار گیری منطقه مغناطیسی در زیر قطار و توانایی ایجاد مغناطیس بالا در سرعت های بسیار پایین ( 5 کیلومتر در ساعت ) برای تعلیق قطار نام برد. همچنین در صورت بروز مشکل، قطار قبل از ایست کامل به صورت کاملا آهسته و با ریتم یکنواخت سرعت خود را کم کرده تا کاملا متوقف شود و از معایب آن نیز می توان به نیاز آن به چرخ برای به حرکت در آوردن آن در هنگام ایست کامل و تکنولوژی کاملا جدید و در نتیجه تستی بودن آن اشاره کرد.
هیچ کدام از سیستم های فوق هدایتگر و مغناطیس پایدار قادر به تعلیق قطار در وضعیت سکون نیستند، ولی با این حال سیستم مغناطیس پایدار قطار را در سرعت های پایین، نزدیک به ریل نگه می دارد، ولی در هر دو آنها به چرخ در هنگام سکون و سرعت های پایین نیاز هست. در حالی که EMS سیستم تعلیق الکترومغناطیس مجهز به هیچگونه چرخی نمی باشد.

نیروی محرکه:
سیستم تعلیق الکترومغناطیس قادر به ارائه تعلیق و نیروی پیش راننده بوسیله موتور طولی ( سیم پیچ ) می باشد، و این در حالیست که سیستم تعلیق الکترودینامیکی تستی قادر به معلق ساختن قطار بوسیله مغناطیس های نصب شده بر روی خود می باشد.

پایداری:
قدرت تحمل وزن مغناطیس هایی که تنها از الکترومغناطیس و پرمنگنات در آنها استفاده شده است به اندازه کافی نمی باشد، این تئوری را Earn Shaw بیان می کند. EMS بر پایه پایداری فعال الکترونیکی طراحی شده است. این چنین سیستم هایی بصورت پایدار میزان فشار وارد بر مغناطیس را اندازه گرفته و الکترومغناطیس را تنظیم می کنند. همچنین با توجه به اینکه تمامی سیستم های تعلیق الکترودینامیک سیستم های متحرک هستند تئوری Earn Shaw در مورد آنها صادق نمی باشد.

 

مقایسه ماگلو با قطارهای مرسوم
به علت عدم وجود تماس بین ریل و قطار در قطارهای مغناطیسی، اصطکاک بسیار کمی آن هم تنها اصطکاک بدنه قطار و هوا وجود دارد. مصرف قدرت قطارهای ماگلو برای هر مسافر بر کیلومتر در سرعت 200 کیلومتر بر ساعت 24% کمتر از قطارهای معمولی در سرعت 200 کیلومتر بر ساعت می باشد.
به خاطر عدم حرکت ماگلو بر روی ریل، این قطارها محدودیت سرعت قطارهای معمولی را به خاطر تلرانس ریل و پیچ ها ندارند. سرعت این قطار ها هم اکنون در بعضی موارد به 650 کیلومتر بر ساعت نیز رسیده است و پیش بینی می گردد سرعت آنها تا 1000 کیلومتر نیز افزایش یابد.
وزن الکترومغناطیس در طراحی EMS ها و EDS یک فاکتوربسیار مهم تلقی می شود، یک میدان مغناطیسی بسیار قوی نیز برای بلند کردن این قطار سنگین وزن مورد نیاز می باشد. در یک مقاله چاپ شده در سال 2004 که متعلق به "انجمن آکوستیک آمریکا" می باشد، چنین ذکر شده است که صدای تولید شده توسط این قطارها بسیار بیشتر از صدای تولیدی قطارهای معمولی با وجود تماس فولاد با فولاد می باشد.
تفاوت صدای این قطارها با قطارهای معمولی 5 دسیبل می باش که عدد کمی نیست. قطارهای فوق سریع الکترومغناطیس خواستار بودجه هنگفتی برای به تولید رسیدن هستند، ولی می توان این هزینه را با هزینه ساخت قطار های معمولی و یا فرودگاه مقایسه کرد. ولی واقعیت دیگری نیز در مساله اقتصادی این قطارها وجود دارد، هزینه کمتر نگهداری و تعمیر این قطارها نسبت به قطارهای معمولی می باشد که همین یکی از نکات مثبت آنها به حساب می آید.
قطار سریع السیر شانگهای با هزینه 1.2 میلیون دلار ساخته شده و هزینه هر مسافر 6 دلار برآورد شده است. این قطار روزانه توانایی جابجایی 20.000مسافر را داراست.

 

 

منبع : مرکز اطلاعات علمی و تخصصی حمل نقل و ترافیک

http://www.ttic.ir/new/Raili-Magnetic_Trains.asp


قطارهای مغناطیسی - مونوریل

یکشنبه 22 خرداد 1390 07:33 ب.ظ

اگر سوار هواپیما شده باشید، احتمالا متوجه شده‌اید كه سفر هوایی بیش‌تر و بیش‌تر شلوغ می‌شود. باوجود تأخیرهایی كه در هواپیماها وجود دارد سریع‌ترین راه برای سفر صدها یا هزاران كیلومتر است. در قرن گذشته این نوع سفرها انقلابی در صنعت حمل و نقل محسوب می‌شدند، چراكه مردم را به جای چند روز و چند ماه، ظرف چند ساعت به مقصد می‌رساندند.

دیگر انتخاب‌ها مانند پیاده‌روی،‌ ماشینها،‌ قایق‌ها و قطارهای بین شهری در حالی كه در دنیای سرعتی امروز بسیار كُند هستند. با این حال شكل جدیدی از حمل و نقل اتقلابی را در قرن 21 به‌وجود آورده است.


تصویر1


چند كشور در دنیا هستند كه از آهنربای الكتریكی قوی برای توسعه‌ی قطارهای سریع‌السیر به‌نام «قطارهای ماگلِو» (Maglev trains) استفاده می‌كنند. ماگلو برای شناوری الكتریكی بسیار كوتاه است. به این معنی كه این‌ها قطارها بالای ریل شناور می‌مانند. در واقع از اصل آهنربا به جای ریل‌های استیل استفاده می‌شود. در این جا با طرد الكترومغناطیسی و سه نوع قطار ماگلو آشنا می‌شویم و این‌كه شما هم می‌توانید یكی از این‌ها را برانید.

آویز الكترومغناطیسی (EMS)

اگر با آهنربا كار كرده باشید می دانید كه قطب‌های مخالف هم‌دیگر را قطب‌های مشابه هم‌دیگر را دفع می‌كنند. این اصلی است كه طرد مغناطیسی را هدایت می‌كند. آهنربای الكتریكی مشابه دیگر آهنرباها هستند كه در جذب اجسام فلزی نقش دارند، كشش مغناطیسی موقتی است. می‌توانید آهنربای‌الكتریكی كوچكی با اتصال انتهای یك سیم مسی با انتهای مثبت و منفی باطری معمولی درست كنید.

این باطری یك میدان مغناطیسی كوچك درست كند. اگر انتهای سیم را از باطری قطع كند، میدان مغناطیسی از بین می‌رود. میدان مغناطیسی در این آزمایش سیم – باطری درست می‌شود كه این ایده‌ی ساده پشتوانه‌ی قطارهای ماگلو است. به راه برای طراحی این سیستم وجود دارد:

 منبع تغذیه‌ی الكتریكی بزرگ
 سیم‌پیچ‌های فلزی یك ریل
 آهنربای راهنمای بزرگ كه به بخش داخلی قطار

 

اختلاف بزرگ بین قطار ماگلو و قطارهای معمولی این است كه قطارهای ماگلو موتور ندارند (حداقل آن‌ها از نوع موتورهای قابل استفاده در قطارهای معمولی نیستند). موتور ماگلو تقریبا مشخص نیست. به‌جای استفاده از سوخت‌های فسیلی، این سیم‌پیچ‌های الكتریكی در دیواره‌ و ریل طرد قطار است.

تصویر2- خط «یاماناشی» در ژاپن

سیم‌پیچ‌های مغناطیسی در طول ریل «خط راهنما» نامیده می‌شوند. مغناطیس‌های بزرگی بر قسمت زیرین قطار وارد می‌شود. قطار بین 39/0 تا 93/3 اینچ (1 تا 10 سانتی‌متر) بالای این خط راهنما معلق می‌شود. وقتی قطار معلق می‌شود،‌ منبع تغذیه سیم‌پیچ‌های درون دیوار‌های خط راهنما را فراهم می‌آورد كه یك سری از میدان‌های مغناطیسی درست می‌كند كه قطار را به ‌طور دائم می‌كشد و هل می‌دهد.

جریان الكتریكی پشتیبان سیم‌پیچ‌های داخل دیواره است كه به ‌طور ثابت قطب سیم ‌پیچ‌های مغناطیسی را تغییر می‌دهد. این تغییر قطب باعث می‌شود كه میدان مغناطیسی پشت قطار آن را به سمت پشت كشیده می‌شود، كه میدان مغناطیسی پشت قطار به آن اضافه می‌شود.

تصویر3

قطارهای ماگلو بر پیچه‌ی هوا و اصطكاك قابل صرف ‌نظر كردن شناور است. این فقدان اصطكاك و آیرودینامیك قطار اجازه می‌دهد كه این قطارها به شكل غیرقابل باوری حمل و نقل را سریع انجام می‌دهد. این سرعت بیش‌از 310 كیلومتر در ساعت یا دوبرابر سریع ترین قطارهای آمتراك (Amtrak) است. در مقایسه با هواپیماهای مسافری بوئینگ 777 كه برای مسافت‌های زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌تواند به سرعت‌ 562 مایل در ساعت (905كیلومتر در ساعت) دست یابد. طراحان قطار می گویند خطی را تا بیش از 1000 مایل (1609 كیلومتر) خواهند كشید. با 310 كیلومتر در ساعت می‌توانید از پاریس تا رم را فقط در 2 ساعت طی كنید.

آلمان و ژاپن هردو از این فناوری سود می‌برند و پیش‌طرحی را از این قطارها آزمایش می‌كنند. اگرچه با مشابه همین فناوری قطارهایی در این دو كشور كار هستند. در آلمان مهندسین روی دستگاه تعلیق الكترومغناطیسی (EMS) را به‌نام ترانس رپید (Transrapid) كار می‌كنند. در این دستگاه، در انتهای قطار سیم‌پیچ دور خط راهنمای استیل پیچیده شده است. آهنربای الكتریكی در زیر قطار كار گذاشته شده كه مستقیماً با خط راهنما در ارتباط است. در این حالت قطار 3/1 اینچ (1 سانتی متر) با سطح ریل فاصاه دارد و قطار حتی وقتی حركت نمی‌كند معلق است. دیگر راهنماهای مغناطیسی در بدنه‌ی قطار تعبیه شده‌اند و آن را در طول سفر حفظ می‌كند. آلمان نشان داد كه قطار ترانس رپید ماگلو می‌تواند به سرعت‌های بالای 300 ... با مسافر دست یابد.

مهندسین ژاپنی در حال كار روی قطارهایی تكمیل‌تر هستند كه از یك دستگاه آویز مغناطیسی استفاده می‌كند. اساس كار همان طرد مغناطیسی است. اختلاف كلیدی بین قطارهای آلمان و ژاپن در آهنربای الكتریكی ابرسردكننده‌ی ابررسانایی كه است كه ژاپنی ها استفاده كرده‌اند. در این نوع برق حتی بعد از خاموشی هم در جریان است (به زنگ تفریح قبلی مراجعه كنید). در دستگاه EDS كه از آهنربای الكتریكی استانداردی هم استفاده می‌كند، سیم‌پیچ ها فقط برق را زمانی كه دستگاه روشن است منتقل می‌كنند. به‌وسیله‌ی سردكننده‌های سیم‌پیچ‌ها در دمای انجماد، دستگاه‌های ژاپنی انرژی را ذخیره می‌كنند. با این حال دستگاه برودتی برای سرمایش گران است.

دیگر اختلاف بین دستگاه ها این‌است كه قطارهای ژاپنی نزدیك 4 اینچ (10 سانتی متر) بالای خط راهنما قرار می‌گیرد. یكی از دلایل اصلی استفاده از دستگاه EDS این است كه قطارهای ماگلو باید تا رسیدن به سرعت 100 كیلومتر در ساعت روی لاستیك‌های مدوری حركت كنند. مهندسین ژاپنی می‌گویند كه این چرخ‌ها اگر برق قطع شود یك مزیت محسوب می‌شوند. قطار آلمانی به باطری های اضطراری مجهز هستند. همچنین مسافرین می توانند با دستگاه تنظیم ضربان قلب خود را از میدان های مغناطیسی تولید شده توسط آهنرباهای الكتریكی ابررسانا حفاظت كنند.

«ایندیوس تراك» (القای خطی) نوع جدیدی از EDS هستند كه آهنربایی با دمای اتاق را مصرف می‌كنند تا میدان های مغناطیسی به جای آهنرباهای الكتریكی تغذیه شده و آهنرباهای ابررسانای سرد استفاده كنند. القای خطی منبع تغذیه‌ای استفاده می‌كنند كه قطار را تا قبل از معلق شدن شتاب می‌دهد. اگر برق قطع شود،‌ قطار به تدریج سرعت قطار كم می‌شود و چرخ‌های آن با منبع كمكی شروع به توقف می‌كنند.

ریل هم آرایه‌ای از مدارهای كوتاه الكتریكی با سیم‌های عایق شده هستند. در یك طرح این مدارها مانند پله‌ی نردبان است. وقتی قطار حركت می‌كند، میدان مغناطیسی باعث دفع آهنربا می‌شود كه قطار معلق می‌ماند.

دو نوع طرح ریل القایی وجود دارد: نوع اول و نوع دوم؛ نوع اول برای سرعت‌های بالا و نوع دوم برای سرعت‌های پایین طراحی شده است. به‌طور كُلی این نوع قطارها در طول سفر خود (چند كیلومتر در ساعت) حدود 45/2 سانتی متر بالای ریل معلق بوده و حركت می‌كنند. فاصله‌‌ی بیش‌تر از ریل به این معناست كه قطار نیاز به سیستم‌های پیچیده‌ای برای ثبات در حركت خود ندارند.

آهنربای دائمی نباید قبلا استفاده شده باشد، زیرا دانشمندان بیان می‌كنند كه نیروی كافی برای معلق ماندن ندارند. این قطارها این مشكل را با آرایه‌ی آهنرباها به نام «آرایه‌ی هال‌باخ» مرتفع می‌كنند. آهنرباها طوری ساخته می‌شوند كه شدت میدان به جای این‌‌كه پایین آرایه باشد بالای آن تمركز یافته است. آن‌ها از مواد جدیدتری ساخته شده‌اند كه شامل آلیاژ نئودیمیم-آهن-بورون است كه میدان قوی‌تری تولید می‌كند. نوع دوم تركیبی است از دو «آرایه‌ی هال‌باخ» تا میدان قوی‌تری در سرعت‌های پایین‌تر تولید كند.

اولین حمل و نقل ماگلو بیش از یك قرن پیش پایه‌گذاری شد ولی اولین استفاده‌‌ی تجاری از آن در شانگهای (چین) به سال 2002 مورد بهره‌برداری قرار گرفت. این طرح را كشور آلمان به عهده داشت. حط مشابهی یك سال بعد (2003) مورد بهره‌‌برداری قرار می‌گیرد. خط شانگهای در حال حاضر تا ایستگاه لوونگ‌یانگ در مركز شهر و فرودگاه پودونگ كشیده شده است. این سفر با سرعتی حدود 430 كیلومتر در ساعت، 10 دقیقه‌ طول می كشد، در حالی كه این فاصله‌ی 30 كیلومتری با ماشین یك ساعت طول می‌كشد. تا سال 2010 اولین خط بین شهری توسط چین ساخته خواهد شد.

 

تصویر4 - ترانس رپید محصول كشور آلمان

كشورهای متعددی در حال بهره‌برداری از این نوع قطارها هستند، ولی چین همچنان تنها كشوری است كه این طرح را به‌صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌دهد. طرحی نیز توسط دانشجویان دانشگاه ویرجینیا در ایالات متحده در حال انجام است.

 

منبع:

http://www.roshd.ir/Default.aspx?tabid=293&EntryID=1209&SSOReturnPage=Check&Rand=0


مقاله ی قطار های پرنده

یکشنبه 22 خرداد 1390 07:30 ب.ظ

در ژانویه 2008 شرکت راه آهن ژاپن طرح سریعترین قطار جهان را به مرحله اجرا گذاشت. این قطار مسیر بین توکیو به اوساکا را طی خواهد نمود. آزمایش های مربوطه در سایت یاماناشی در روی ریلی به طول 33 کیلومتر انجام شد که سرعت این قطار به بیش از 500 کیلومتر بر ساعت می رسد. خط در دست احداث به طول 290 کیلومتر فاصله بین توکیو – اوساکا را با هزینه ای در حدود 44.7 بیلیون دلار در سال 2025 میلادی به هم مرتبط می کند. اما این قطارها با این سرعت بالا چگونه حرکت می کنند؟ در ساختمان این قطارها از پدیده ای موسوم به ابررسانایی بهره گرفته شده است که در این مقاله سعی شده به توضیح آن بپردازیم.
صفر شدن مقاومت نرمال و دیا مغناطیس شده نمونه در حالت ابررسانایی دو مشخصه اصلی این پدیده می باشد.حتّی تصور دست یافتن به چنین تکنولوژی در دمای اتاق هیجان انگیز است؛ چون این به معنای رسیدن به مقاومت صفر و دستیابی به شدت جریان ها و میدان های مغناطیسی بسیار بالا در دمای اتاق است که موارد کاربرد بسیاری در علوم و صنایع از جمله خطوط انتقال نیرو که با کاهش مقاومت در سیم های انتقال و ترانسفورماتور ها تلفات انرژی کاهش یافته، حمل ونقل که با بکارگیری آلیاژهای ابررسانا و ایجاد میدان مغناطیسی قوی باعث افزایش سرعت حمل ونقل و صرفه جویی در مصرف انرژی، پزشکی با عکس برداری تشدید مغناطیسی هسته در دستگاه MRI و ساخت ابرکامپیوتر های قدرتمند و ابرسریع با به کارگیری مواد ابررسانا در ترانزیستور ها و مدارات و قطعات الکترونیکی به منظور کاهش اتلاف جریان و مد ماندگاری زیاد، در تکنولوژی آینده دارد. به این معنا که انقلاب واقعی در صنعت با کشف پدیده ابررسانایی در دمای اتاق روی خواهد داد.
مشکل اساسی در ابر رسانایی متعارف، پایین بودن دمای گذار ابررسانایی،Tc در حدود دمای هلیم مایع 4.2 k که با پیشرفت های اخیر این دما با کشف سرامیک های ابررسانایی دمای بالا به حدود 100 k افزایش یافت و آینده روشنی را پیش رو می گذارد.
گرچه مقاومت صفر در جای خود بسیار جالب توجه بود ولی کشف یک اثرمکمل دیگر به نام اثر مایسنر نگرش جدیدی از ابررسانایی ایجاد کرد؛ یک ابررسانا نه تنها دارای مقاومت صفر است بلکه به طور همزمان شار مغناطیسی را نیز از خود می راند. به زبان ساده تر اینکه از ورود میدان مغناطیسی به داخل خود جلوگیری می کند و میدان مغناطیسی در داخل آن صفر است.
یک میدان مغناطیسی به اندازه کافی قوی، ابررسانایی را از بین می برد و مقدار آن تابعی از دماست. مشخص شد که این میدان با کاهش دما افزایش می یابد؛ با ادامه آزمایش ها در یک حلقه ابر رسانا معلوم شد جریانی که ایجاد می شود بدون هیچ کاهشی در مقدارش ثابت می ماند. حضور چنین جریان های ماندگار به طور مشخص نشانگر صفر بودن مقاومت در حالت ابررسانایی است. این جریان های ماندگار در ایجاد میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی و ثابت کاربرد دارند.
آزمایش های ماینسر و اوکسنفلد نشان داد که رسانای کامل به تنهایی برای ابررسانا نامیدن یک جسم کافی نیست، بلکه ابررسانا خصوصیت ویژه مهم و لازم دیگری دارد وآن دیا مغناطیس کامل بودن آن است. به این معنی که اگر ماده در حضور میدان تا حالت ابررسانش سرد شود شار از داخل آن طرد شده و ابررسانا به صورت یک جسم دیامغناطیس کامل(B=0) عمل می کند. خاصیت دیامغناطیس کامل در ابررسانا نشان می دهد که ابررسانایی به معنای یک تغییر در حالت ترمودینامیکی سیستم است نه یک تغییر شدید در مقاومت الکتریکی.
بعضی از آلیاژهای ابررسانا در یک دمای مشخص زیر Tc داری دو خاصیت ابررسانایی و غیر ابررسانایی هستند به طوری که قسمتی از ماده ابررسانا و قسمتی از آن غیر ابررسانا است که این پدیده اساس کار قطار های ابررسانا می باشد. در ساختمان این قطار ها چند قطعه آلیاژ ابررسانا به همراه سیستم گذار به دمای پایین برای ایجاد خاصیت ابررسانایی در قطعه آلیاژ ها تعبیه شده است؛ ریل به صورت سیم پیچ هایی است که با عبور جریان الکتریکی همانند یک آهنربای قوی عمل می کند؛ با عبور جریان از سیم پیچ ها میدان مغناطیسی ایجاد شده و با توجه به اثر مایسنر چون ابررسانا زیر دمای گذار می باشد میدان مغناطیسی طرد شده و با طرد میدان مغناطیسی از نمونه ، آلیاژ به حالت ابررسانا تغییر گذار می دهد ؛ نمونه اکنون یک دیامغناطیس کامل می باشد وخطوط شارمغناطیسی ریل آن را محاط می کنند و چون نمی توانند به داخل آن نفوذ کنند با توجه به خاصیت مغناطیسی نمونه ابررسانا نیرویی به سمت بالا ایجاد شده و قطار در روی ریل معلق می ماند؛ برای ایجاد نیروی محرکه قطار از قانون لنز استفاده می شود، براساس این قانون اگر در یک حلقه مغناطیسی افزایش شار داشته باشیم جریانی در آن بوجود می آید که با افزایش شار مخالفت می کند و بلعکس. در هنگام حرکت چون تماسی بین ریل و واگن نمی باشد اصطکاک تقریباٌ صفر است.
در یک واگن قطار به حلقه ابتدا و انتهای آن یک پالس الکتریکی وارد می کنند که این پالس باعث می شود در حلقه جلو کاهش شار و در حلقه عقب افزایش شار داشته باشیم؛ در نتیجه در حلقه جلو برای کاهش شار، ماده ابررسانا (واگن) خود را به سمت جلو می کشد و حلقه عقب نیز برای ممانعت از افزایش شار، ماده ابررسانا (واگن) خود را به جلو می راند؛ در اینصورت قطار روی ریل شروع به حرکت می کند؛ در هنگام عبور از پیچ های تند با سرعت زیاد نگران خروج واگن ها از ریل به طرفین نیستیم، زیرا آلیاژ به کار رفته به گونه ای است که قسمت هایی از ماده در دماهای پایین در حالت عادی باقی می ماند وشار را از خود عبور می دهد؛ در نتیجه با عبور این شارها از داخل ماده ابررسانا قطار همانند دکمه ای که به پیراهن دوخته می شود، از ریل جدا نمی شود؛ برای توقف در ایستگاه تنها کار لازم برعکس کردن پالس ایجاد شده در سیم پیچ های جلو و عقب هر دو واگن می باشد به طوری که سیم پیچ جلو واگن را به سمت عقب هل داده و سیم پیچ عقب واگن را به سمت عقب می کشد و قطار از حرکت باز می ایستد؛ طرحی که به تازگی ارائه شده است برای استفاده بهتر از فضای شهری تعبیه نمودن ریل ها به ساختمانهای چند طبقه می باشد که این طرح علاوه بر تکنولوژی قطارها نیازمند طرحهای عمرانی و معماری ساختمانی نیز می باشد.
منابع:
1-پیشرفت های ابررسانایی دمای بالا؛ دکتر محمد اخوان، زهرا سادات یمینی ؛ آزمایشگاه تحقیقاتی مغناطیس دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شریف .
2-ابررسانایی(مبانی و کاربردهای آن) ؛ و.و.اشمیت، ترجمه دکتر ناصر تجبر ؛ انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد .
3- مقدمه ای بر ابررسانایی ؛ رز.انیس ، آلیستر کریستوفر ؛ ترجمه احسان ا... ضیائی؛ انتشارات سازمان انرژی اتمی .
4- آشنایی با فیزیک حالت جامد ؛ چارلز کیتل ؛ ترجمه اعظم پورقاضی ؛ انتشارات مرکز نشر دانشگاهی .
5- آشنایی با فیزیک حالت جامد ؛ اچ پی مایرز ؛ ترجمه دکتر ناصر تجبر ؛ انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد .
6- الکترومغناطیس ، جان.آر.ریتس و همکاران ؛ ترجمه جلال صمیمی و همکاران ؛ انتشارات مرکز نشر دانشگاهی.
 
 
منبع:http://www.daneshju.ir/forum/sitemap/t-65077.html



آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :