磁悬浮地球仪制作技术及原理

    磁悬浮技术其实叫做电磁悬浮技术，简称eml技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属的悬浮体。

磁悬浮地球仪制作技术及原理

 

磁悬浮地球仪制作技术及原理

 

    磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。

 

    磁悬浮地球仪制作技术及原理

 

    在磁悬浮地球仪的模型里面安装有一个磁铁，底部基座上安装有金属线圈，接电源后即可产生电磁力，金属线圈和磁铁的相互排斥的作用下，使磁铁与线圈之间的受力产生平衡，从而将地球仪悬浮在空中，其工作原理主要是利用丹麦物理学家奥斯特发明的电流的磁效应面工作的，当不需要地球仪悬浮时，必须先拿开球体，再将电源关掉。

 

    将磁悬浮地球仪的球体用手轻轻向下按一下时，由于通电线圈的磁性增强，所以可判断此时金属线圈中的电流增大；由于通电线圈的磁性增强，地球仪所受的磁力会大于地球仪的重力；在按力作用下，地球仪向下运动，球体到达最低点后又由于此时磁力大于重力，所以球体向上运动，返回原悬浮位置时，由于球体具有惯性，球体越过原悬浮位置向上运动，此时金属线圈中的电流减小，磁性减弱，磁力越来越小，球体速度越来越小，到达最高点后向下运动，并再次回到原悬浮位置。几经反复，球体最终停在原悬浮位置。

 

    磁悬浮地球仪悬浮原理

 

    整个装置由abc三个部分组成，a为待悬浮地球仪，b,c分别为上下固定点。在地球仪a南北两极各安装一个小的永磁体，外n内s；c为下固定点，c处安装一个永磁体，极性为上s下n;b为上固定点，它由永磁体e，磁场敏感元件f和励磁线圈d组成。如果没有d，只靠e作用不可能使a稳定悬浮。为使a能稳定的悬浮，特意在上固定点b设置f,d，令励磁线圈d通过一定强度的电流，电流线圈产生的磁场方向与永磁体e相同，即他们的合磁场对地球仪上的n极产生吸引。磁场敏感元件f感知地球仪a上极地磁极的位置，若地球仪a靠近e的s极时，合磁场将较强，有更吸引a往上的趋势，此时受f调整的控制电路将减弱流过d。

磁悬浮地球仪制作技术及原理

 

    线圈的电流使合磁场变弱，a将因吸引力减弱而不向上走；反之，若a偏下，f感知地球仪偏下，f调整控制电路将增强流过d线圈的电流，使合磁场变强，a将因吸引力增强而不会向下走。总之，在控制电路的调节下，地球仪a受到的磁力与重力平衡，悬浮在空中。下固定点c的作用是防止地球仪a摆动，使a总是趋于竖直稳定地悬浮在空中。