学校:宁波市实验小学
班级:206班 黄新程
科目:“科学动手做”之有趣的磁铁
指导老师:王欢
怎么让磁悬浮列车动起来?
我们如何设计并构建一列无需传统轮子的火车呢?答案在于神奇的磁力!此次的挑战是创造一个磁悬浮列车——一个能够在磁力轨道上悬浮并运行的先进交通工具。通过这一项目,我们将探索并实践磁悬浮技术的奥秘,让列车如同魔法般在空中滑行。
磁悬浮列车的两种方案
第一种方案是相吸式,第二种是相斥式。我们的实验采用第的是第二种相斥式方案。
先决条件
这个项目要求高度的细致入微和坚韧的耐心。在完成基础构建之后,精细的调整将至关重要,以确保其顺畅无阻地运行。
磁悬浮列车上的力图
上图是磁悬浮列车横截面图。列车第一层有四块长方形小磁铁(N极)向下,平行于轨道正下方的两个长条软磁带(N极)向上。如果来自磁铁的力足够强,列车将漂浮在轨道上方的空中。
注意事项!
长条软磁带必须是单极的,磁带的每一面只有一个极性(N或S),网络或市面上买的长条软磁带大部分是双极或者多极的,这会导致磁带会相互吸引而不是相斥。
材料和设备
- 2条单极软磁带(宽2cm、长1m、厚5mm)
- 4个长方形磁铁(宽20mm、长30mm、厚5mm)
- 磁极观察片
- 网格双面胶带
- 木头挡板(高4cm)
- 钢尺
- 切割垫
- 剪刀
- 美工刀
10.废旧瓦楞纸片
11.铅笔
软磁带,长方形、圆形磁铁——观察磁极分布
使用绿色磁极观察片,可以看出长条软磁铁是单极的。
测量磁悬浮轨道宽度
测量轨道总宽度:软磁带宽2cm,木条宽2.5cm,整个轨道宽6.5cm,我们制作的小车宽和轨道同宽为6.5cm。
制作磁悬浮小列车
测量纸板宽度(6.5cm)、长度(20.6cm),并用铅笔做好标记。
用美工刀沿着钢尺裁剪
磁力小车上下夹板制作完毕。
将长方形磁铁块粘在纸板上
先用长方形磁铁块与软磁带接触,确定好磁极的一面,另外3块用同样的方法,保证4个磁铁块磁极的方向是一致的,然后用双面胶粘在磁铁上。
需要注意的是,强磁铁块非常脆弱,操作上要非常小心。如果没正确放置,两块强磁互相吸引时的瞬间会导致破碎。
将磁铁块粘在纸板上,操作要细心,磁铁块与纸板的棱要对齐。
磁悬浮小车制作完毕
制作磁悬浮列车轨道
用废弃瓦楞纸当作磁悬浮列车轨道底板
用铅笔给轨道做好标记
给轨道贴上双面胶,注意软磁带的正反哦!
画好间隙,按标记将两条软磁带轨道粘贴上去。此处要细心,轨道的笔直程度将影响后续列车的正常运行。
放上长木条挡板做下测试
情况1:只放一根木板
小列车车身状态不稳定,无法推动向前。
情况2:木板间距太宽
木板间距太宽,会被磁铁的其它外力给吸引导致小列车无法悬浮。
情况3:木档板一边高,一边低
试验结果,列车也将无法长远运行。
情况4:挡板间距太近
如果木条挡板间距太近,此时小汽车侧边与木条的摩擦力加大,将会影响列车运行速度。
调整木条挡板到合适的间距
给木条、木块加上双面胶固定。
轨道制作完成
磁悬浮列车——试验成功
磁悬浮技术当下的运用
中国是磁悬浮列车技术的重要发展国家之一。中国的高速磁悬浮列车技术处于世界领先水平,并实现了商业化运营。例如,中国中车承担研制的时速600公里高速磁浮交通系统已经在青岛成功下线,这是世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统,标志着中国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。这种高速磁悬浮列车能大幅缩短旅行时间,重塑时空观念。
上海磁悬浮列车:
这是中国首条磁悬浮线路,连接上海市区与浦东国际机场,全长30公里。这条线路于2002年开始运营,最高运行速度达到430公里/小时,为中国磁悬浮列车的发展奠定了基础。
比亚迪——云辇-Z 革命性悬架技术
云辇-Z通过4个高度集成化的悬浮电机替代以往的液压减震器,实现了垂向控制的全面电动化。“所到之处,如履平地”。
结语:
随着科技的不断进步,未来的磁悬浮技术将不再局限于高速列车等特定领域,而是会深入到我们日常生活的方方面面。磁悬浮技术无疑将为我们带来前所未有的便利与体验,让我们共同期待科技的力量。