Tại sao đoàn tàu chạy trên đệm từ có thể "bay" lên được?

Trong các kiểu đoàn tàu kỹ thuật cao, đoàn tàu chạy trên đệm từ có thể là một loại phương tiện giao thông lý tưởng nhất. Loại tàu này khi vận hành khác với các tàu khác không chạy bám vào đường ray, mà theo hình thức nổi, bay là là trên mặt đường ray. Nó không những có tốc độ nhanh mà còn an toàn, ổn định, không rung động, không ô nhiễm và tiết kiệm nguồn năng lượng.

Vậy thì, đoàn tàu trên đệm từ đã "bay" như thế nào? Điều này phải dựa vào công nghệ siêu dẫn mới.

Năm 1911, một nhà vật lý Hà Lan đã làm một thí nghiệm sau: ông làm lạnh thủy ngân đến -40oC, khiến cho nó đóng băng thành một sợi dây, và cho dòng điện chạy qua. Khi nhiệt độ xuống đến -268,9oC, ông phát hiện điện trở trong thủy ngân đột nhiên mất đi. Về sau mọi người gọi hiện tượng điện trở đột nhiên mất đi đó là hiện tượng "siêu dẫn".

Qua nghiên cứu sâu hơn người ta phát hiện: Các vật chất ở trạng thái siêu dẫn có hai đặc tính cơ bản là có tính dẫn điện hoàn toàn và tính kháng từ hoàn toàn. Tính kháng từ hoàn toàn của chất siêu dẫn sẽ sinh ra một sức đẩy lên trên đối với thanh nam châm, đủ để triệt tiêu trọng lượng rơi xuống của thanh nam châm; thế là thanh nam châm sẽ nổi lơ lửng trên không. Đoàn tàu chạy trên đệm từ chính là lợi dụng nguyên lý đẩy nhau của hai từ cực cùng tên, lắp một khối từ siêu dẫn ở dưới gầm đoàn tàu, cho dòng điện kích thích chạy liên tục trong cuộn dây của nó, sản sinh ra một từ trường rất mạnh, lại rải liên tục lên đường ray tấm mỏng liên tục dẫn điện tốt. Khi dòng điện chạy qua vật siêu dẫn, sản sinh ra từ trường, hình thành một lực đẩy xuống dưới, khi lực đẩy cân bằng với trọng lực của đoàn tàu, thì đoàn tàu sẽ nổi lơ lửng trên đường ray với một độ cao nhất định.

Thông qua việc thay đổi cường độ dòng điện để khống chế cường độ từ trường, có thể điều chỉnh được độ cao nổi lên của đoàn tàu. Loại đoàn tàu nổi này vì giữa toa xe và đường ray không có sự tiếp xúc ma sát cơ giới, cho nên khi chạy không bị rung động, không ô nhiễm, cũng không bị trật ray, hơn nữa vì lực cản ma sát nhỏ nên tốc độ chạy tàu có thể nâng cao rất nhiều.

Ở đoàn tàu này có đủ các kỹ thuật cao hiện đại như máy tính, cảm ứng vi điện tử, điều khiển tự động, v.v. tất cả các khâu như nâng lên khỏi đường ray, khởi động, tăng tốc, chạy vào cua, giảm tốc, dừng tàu, hạ tàu xuống, v.v. đều thực hiện điều khiển tự động một cách chuẩn xác không có sai sót gì, đồng thời cũng rất an toàn. Hiện nay, tốc độ của đoàn tàu siêu dẫn đã đạt đến 500 km/giờ trở lên. Trong ứng dụng thực tế, tốc độ của nó có thể chia ra tốc độ thấp, tốc độ trung bình và tốc độ cao. Tốc độ thấp thường là dưới 125 km/giờ, dùng cho giao thông công cộng trong thành phố; tốc độ trung bình vào khoảng 250 km/giờ; dùng cho giao thông ở ngoại thành, tốc độ cao vào khoảng 500 km/giờ dùng cho giao thông giữa các thành phố.

Tháng 3 năm 1994, Chính phủ Đức quyết định xây dựng đường sắt đệm từ cao tốc đầu tiên trên thế giới nối liền giữa Béclin và Hămbua. Đoàn tàu đệm từ siêu dẫn MLX01 của Nhật Bản đã thử nghiệm thành công và sáng tạo kỷ lục mới của thế giới với tốc độ 531 km/giờ. Đường tàu đệm từ tốc độ thấp đầu tiên của Trung Quốc được xây dựng vào tháng 12/1997 ở thành phố Đô Giang Yến thuộc tỉnh Tứ Xuyên.

Vì sao trong vũ trụ chiều cao cơ thể lại tăng lên?

Các nhà du hành sống trong vũ trụ phát hiện hiện tượng kỳ lạ: cơ thể cao lên, thậm chí cao rất rõ, nhiều nhất có thể tăng cao 5,5 cm. Đó là vì hiện...

Các kiến trúc nằm sâu dưới lòng đất có điều gì kỳ diệu?

Ngay từ thời cổ đại, tổ tiên chúng ta đều cư trú trong các hang động từ đời này sang đời khác. Cùng với sự văn minh và tiến bộ của xã hội, con người...

“Chiến tranh lạnh” là gì?

Sau khi Chiến tranh thế giới II kết thúc, trong tình hình chính trị thế giới đã xảy ra một sự thay đổi rất lớn: phe tư bản chủ nghĩa phương Tây do các...

Tại sao bác sỹ có thể chẩn đoán được bệnh qua tai nghe?

Khi đi khám bệnh, bác sĩ thường dùng tai nghe áp vào ngực và lưng bạn để nghe. Bác sĩ nghe gì vậy?

Thế nào là ngư trường chăn nuôi biển?

Cá biển là một trong những nguồn anbumin động vật chủ yếu của con người, cũng là nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dược hiện đại. Loài cá khác nhau...

Trên bàn tay của chúng ta, móng của ngón tay nào mọc nhanh nhất?

Móng của ngón giữa mọc nhanh hơn cả. Thông thường người có ngón tay càng dài thì móng tay mọc càng nhanh (trung bình là 3,75 cm/năm).

Vì sao ion âm lại có lợi cho sức khoẻ?

Người ta đã biết hiện tượng không khí tích điện tử rất sớm, nhưng phải sau đó rất lâu người ta mới phát hiện ion tích điện âm có liên quan mật thiết...

Đường cao tốc tự động có gì đặc biệt?

Giả sử bạn nhìn thấy một người lái xe ngồi trong ô tô mà không cần làm gì cả, ô tô vẫn cứ chạy đến nơi mà anh ta muốn, bạn sẽ khẳng định rằng đó là...

Sức mạnh của người máy từ đâu mà ra?

Khi ta bước vào nhà máy, hoặc là trông thấy rất nhiều người máy đang làm việc liên tục, có cái thì chuyên chở vật liệu, có cái thì đang tác nghiệp...