人類日常生活中所使用到的交通工具,有自行車、公車、電車、汽車、火車、船、飛機等,相當的繁多。但是,在空氣污染口益嚴重的環境下,我們是不是也要想辦法製作出一個更快速、價格便宜、安全又不會製造污染的交通工具呢? 磁浮列車-這個最近相當熱門的交通工具,正是符合以上我們所要求的最佳科技產品。(圖一)
許多人知道磁浮車可以用來發展高速火車,因為輪軌車輛在高速的情形之下會有許許多多的技術性問題產生,而磁浮車不會。然而,磁浮車不只可以用來發展高速火車,它用來做低速的捷運系統一樣可以有許多好處。例如噪音的問題,相信居住在都市的小朋友們都有非常深刻的體認,每當捷運通過住家或學校附近時,所帶來的噪音真的很令人難以忍受。所以台北木柵線的捷運系統才會採用較低噪音的橡膠輪胎,在聲音上比傳統的鐵軌輪胎低上許多。而磁浮車輛可以說是噪音問題的良好解決方法,因為磁浮列車在行駛時並無鐵軌或輪胎和軌道摩擦的噪音出現。 在維修方面,磁浮車輛沒有任何轉動或摩擦的零件,於是就沒有了這方面的零件維修或定期更換費用。磁浮車輛由於使用線型馬達,不需要一個大大的車輪在車輛底下,因此可以使車身降低,在製造費用的成本上也能降低。此外線型馬達所提供的煞車作用乃完全來自於電磁力,因此其煞車性能不受路況影響。不管路面是否溼滑仍然可以保持原來的煞車距離。因此,磁浮列車在設計每班車的相差時間時,可以藉此縮短時間已增加開車的班數,如此一來可以大輻提高系統在尖峰時間的運量。
美國太空總署(NASA)現正研究利用磁力浮動(magnetic levitation)的科技,製造下一代到太空的交通工具,可以大大減低飛行太空的成木,也許到那時,很多人都可負擔得起,到太空的平價觀光團。(圖五、六) 科學家認為,推動太空船到太空,環繞地球運行,最昂貴的部份是將太空船推動到高空,離開地球的地心吸力。科學家計劃建造類似太空高速公路,利用磁力浮動技術,像磁力浮動火車一般,將太空船推動至六百英里,直飛高空。上圖所見是科學家構思中的磁力浮動系統。 由於不需要很多零件,磁力浮動火箭維修方便,操作成本比較低,科學家預算,每九十分鐘便可發射一輛磁力推動太空船,因此旅行太空的費用,便會大為減低。
在瞭解了磁浮列車運作的原理後,我們也來試試看利用這樣的原理做一個小型的電磁車!在製作之前,告訴大家製作電磁鐵的重要定理-安培右手定理。 在螺旋形的導線上通電,就會在螺旋形導線的中間產生感應磁場,而此感應磁場的大小和導線圈數及電流成正比,當電流斷路時感應磁場也會同時消失。磁場方向可由安培右手定理決定:右手四指的方向依照導線電流方向握起,則姆指方向則為感應磁場的N極。(圖九) 而利用這樣的原理,我們就可以來製作電磁車的重要元件-電磁鐵。準備材料 電池、電池槽、電線漆、包線、砂紙、螺釘、細吸管(或透明膠帶)、迴紋針、長條磁鐵、空肥皂盒。
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