O trem mais rápido já construído | A física completa disso

os trens levantados magneticamente são comuns hoje em dia contudo o trem maglev que a central de a pano railway Company desenvolveu é bem único e superior aos outros trens percorrendo a mais de 600 km por hora Ele alcançou o status de trem mais rápido esse trem usa imãs supercondutores por isso é chamado de SC maglev uma vez carregados como uma corrente de excitação Os imãs supercondutores desse trem produzem uma cê circulante e um forte campo magnético externo com perda zero vamos entender mais sobre esta tecnologia de trem testada com sucesso o que é projetada para

superar outras tecnologias de levitação magnética até o ano de 2027 a mesma tecnologia deve conectar a cidade de Nova York a Washington DC em apenas uma hora até 2030 e agora operar com sucesso um trem levitado magneticamente temos que atingir os três objetivos a seguir um propulsão 2 levitação e três orientação contudo antes de entrarmos nos detalhes de como o trem SC maglev atingir esses objetivos Vamos estudar sobre o coração deste trem Os imãs supercondutores e os trens de levitação requerem eletroímãs extremamente poderosos quanto mais fortes use mas Mais forças de sustentação e força de

propulsão eles têm resultando em maior velocidade do trem um eletroímã normal não é capaz de aumentar o valor da corrente além de um certo limite devido ao problema de aquecimento nos Eletro imãs supercondutores a temperatura do condutor é reduzida abaixo de um limite crítico depois disso o material de repente produz uma grande quantidade de fluxo de corrente com resistência zero e Esse resultado é exatamente o que queremos O interessante é que você só precisa carregar a bobina super condutora uma vez usando uma corrente de excitação para que as bobinas em curto-circuito produzem uma cê circulante

externa sem perda de energia a corrente circulada pelas bobinas super condutoras enorme 700kg amperes quase 10 mil vezes o valor da corrente dos fios convencionais de cobre para uso doméstico os eletroímãs supercondutores são obviamente os eletroímãs mais poderosos e eficientes é o desafio é manter as bobinas em um estágio supercondutor para este propósito um sistema de refrigeração com hélio líquido a Bordo é usado e o super condutor do trem SC maglev é uma liga de nióbio e titânio que tem uma temperatura crítica de 9.2 Kelvin para manter a temperatura da liga abaixo desse limite o

hélio líquido a uma temperatura de 4.5 Kelvin é circulado em torno dela depois de passar pelo condutor o hélio líquido evapora para trazê-lo de volta ao estágio Inicial utiliza-se um compressor de Hélio e uma unidade de refrigeração e a unidade de refrigeração funciona segundo o princípio do ciclo de refrigeração guifood mcmahon e ainda assim a tarefa de engenharia do departamento criogênico ainda não terminou o supercondutor pode absorver calor de fora na forma de radiação para evitar que essa absorção ocorra uma escudo de radiação é adicionado ao seu redor contudo durante a operação do trem a

formação de correntes parasitas e problemas de aquecimento podem acontecer nesta blindagem para neutralizar esse aquecimento o escudo de radiação também precisa de resfriamento que é conseguido fornecendo o nitrogênio líquido para a unidade para evitar a transferência de calor por convecção um vácuo é mantido dentro do escudo de radiação 14 desse supercondutores com polaridade de corrente oposta são dispostos em uma unidade embora em um SC maglev os eletroímãs funciona e sem qualquer fonte de alimentação o de apartamento criogênico Exige uma boa quantidade de energia muitas unidades são fixadas ao longo do comprimento do trem Em ambos

os lados e como mencionado a primeira tarefa é a propulsão proporcionar o trem para frente uma tarefa fácil para isso usamos uma série de eletroímãs normais chamados de bobinas de propulsão as bobinas de propulsão são alimentadas de uma maneira alternativa conforme mostrado e são colocadas dentro de uma guia bom então Precisamos descobrir a força que as bobinas de propulsão estão produzindo nos ímãs supercondutores do trem Observe que para entender a direção da força que um imã produz no outro você apenas precisa considerar os polos mais próximos e dessa forma vamos analisar a força que atua

nas bobinas supercondutoras Devido as bobinas de propulsão E aí e se você pegar o resultado de todas essas forças a força resultante estará na direção para frente então um trem se moverá para frente assim que o trem alcança a próxima posição média mude as bobinas de propulsão para a polaridade alternada de modo que a força resultante esteja novamente na direção para frente apenas controlando a frequência dessa comutação você pode controlar a velocidade do trem e vamos agora para a parte mais interessante dessa tecnologia a levitação dos trens SC mais leve você pode se surpreender ao

saber que a levitação do trem SC magnésio é alcançada com a ajuda dessas bobinas simples em forma de oito que nem são alimentadas e muitas dessas bobinas em forma de oito estão dispostas na guia dá para entender a tecnologia de levitação devemos primeiro aprender algo sobre a natureza de um par de imãs supercondutores SC e o campo magnético resultante produzido por este par de imãs SC é muito semelhante a um imã permanente longo bom então para simplificar A análise vamos substituir este par por uma barra magnética longa e uma barra magnética e se mover paralelamente

a essas bobinas em forma de oito você pode prever o que acontecerá é o fluxo magnético variável irá induzir cm Em ambos os looks de acordo com a Lei de Faraday esses campos eletromagnéticos estão na mesma direção Observe que esta é uma bobina torcida somente quando a desenrolar mos entenderemos a direção certa é claro que os cm induzidos são opostos na direção O que significa que o cm líquido induzido nesta bobina devido ao movimento do IMA em barra é zero e nenhuma corrente fluirá através do Lubi Resumindo uma barra magnética movendo-se através do centro do

loop não terá qualquer efeito no loop e agora considere o mesmo caso mas desta vez o imã está ligeiramente deslocado para o look como mostrado aqui o loop inferior em frente a um fluxo magnético de força maior O que significa que o cm induzido no look e inferior que será maior do que no topo essa força mais alta também significa que uma corrente resultante fluirá pelo circuito este fluxo de corrente produz um Polo Sul no look e superior e um polo norte no look e inferior se você analisar a interação de força entre os polos

magnéticos é claro que uma força ascendente resultante é imposta ao ímã supercondutor se essa força for maior do que a atração gravitacional o imã se moverá para cima É sim o movimento de um ímã supercondutor paralelo e deslocado a uma bobina em forma de oito produz levitação E conforme o imã se move para cima a diferença entre os valores do cm e o fluxo de corrente no look e diminui O que significa que a força no loop também diminui e finalmente quando a força para cima se torna igual a atração gravitacional poema se equilibra outrem

alcançou a levitação os engenheiros japoneses alcançaram a levitação de três. 9 polegadas usando essa tecnologia é claramente quanto maior a velocidade do trem que maior a força de levitação e o que significa que quando o trem está em repouso ele não pode levitar é por isso que o trem SC maglev usa pneus normais para a partida e operação em baixa velocidade quando o trem atinge uma velocidade crítica os pneus Se retraem pois a força eletromagnética é forte o suficiente para levitar o trem e em seguida vem a questão da orientação do trem orientação significa que

o trem deve estar sempre centrado ele deve se mover sem bater nas paredes laterais em outras palavras ele deve atingir e estabilidade lateral e os engenheiros japoneses alcançaram essa estabilidade facilmente interconectando as bobinas em forma de oito que vimos anteriormente como mostrado E se o trem estiver no centro os cm induzidos nas bobinas direita e esquerda serão iguais e nenhuma corrente fluirá pelas bobinas de interconexão e contudo Suponha que o trem tenha se movido ligeiramente para a direita essa mudança causará uma interferência no cm entre as bobinas direita e esquerda resultando em um fluxo de

corrente nas bobinas de interconexão o fluxo de corrente através das bobinas de interconexão afetará drasticamente o fluxo de correntes Em ambos os looks inferiores e assim na força do Polo de cada Loop e vamos analisar as forças que atuam no trem agora você pode ver que os componentes verticais das forças permanecem os mesmos mais um componente horizontal resultante se manifesta para a esquerda o que força o trem a se mover de volta para o centro conforme o trem se aproxima do centro as correntes nos looks de interconexão diminuem e finalmente o componente horizontal da força

desaparece o mecanismo fácil e Brilhante para estabilizar o trem não é é com base na discussão até agora você pode entender que o sistema criogênico do trem e outros aparelhos elétricos do trem requerem uma grande quantidade de energia elétrica E como você transfere energia elétrica para um trem de alta velocidade a central de a pane raio é usou uma técnica chamada coleta de energia indutiva para este propósito aqui usando o princípio da indução eletromagnética a energia elétrica é transferida das bobinas de aterramento para a bobina de coleta de energia no trem sem nenhum contato com

o material e o forte campo magnético produzido pelo cima supercondutores pode ser prejudicial à saúde dos passageiros para evitar esse efeito indesejado escudos magnéticos são usados no material circulante e nas instalações de embarque de passageiros mantendo assim a intensidade do campo magnético abaixo das diretrizes da iscmsp e os passeios de teste do trem SC my life começaram em 1997 na linha de teste e yamanashi mais leve os passeios de teste foram bem sucedidos e continuaram por dez anos consecutivos sem perder um único dia um recorde mundial de velocidade de 603 km por hora foi alcançado

durante esse tempo esses resultados altamente positivos encorajaram as autoridades japonesas e elas consideram permissão para conduzir operações comerciais do SC maglev entre Tóquio e Nagoya até o ano de 2027 com mais trens SC mais leve a seguir e antes de sair por favor não se esqueça de fazer parte da nossa equipe obrigado