Elektromagnetisk bærekraft

Hva er elektromagnetisk sveving? Hva brukes den til?

Har du noen gang hørt om Maglev-togene i Japan eller Transrapid-togene i Europa? Kjenner du til magnetisk svevetog? Dette er tog som «svever» over skinnene takket være et magnetfelt. For å lære mer, kan du i denne artikkelen finne alt du trenger å vite om elektromagnetisk sveving og dens rolle i verden rundt oss. Se også vår samling av magnetiske globuser som bruker denne energien.

Forstå elektromagnetisk sveving

Innen fysikk og naturvitenskap finnes det to grunnleggende konsepter knyttet til levitasjonsprinsippet: det elektromagnetiske konseptet, som genereres av regulerte elektromagneter, og det elektrodynamiske konseptet, som bygger på kreftene fra induserte strømmer. Elektromagnetisk sveving defineres som en mekanisme som gjør det mulig å få et objekt til å sveve ved hjelp av et magnetfelt. De elektromagnetiske kreftene som virker på dette objektet gjør at det kan motvirke sin egen vekt og sveve uten å falle.

Mer konkret befinner et objekt seg i en tilstand av elektromagnetisk sveving når det svever over en magnetisk underlag uten å være i kontakt med dette underlaget. En vertikal kraft rettet fra bunnen og oppover gjør det mulig å oppveie vekten av dette objektet/legemet. Transrapid-togene i Tyskland og Shanghai er konkrete eksempler på elektromagnetisk sveving. De japanske Maglev-togene bruker derimot elektrodynamisk sveving.

Hvordan fungerer elektromagnetisk sveving?

Elektromagnetisk sveving er mulig takket være magnetiske krefter. For å forstå dette må man først vite hvordan magneter fungerer. Det er veldig enkelt! La oss ta utgangspunkt i at en magnet kan tiltrekke eller frastøte ferromagnetiske materialer avhengig av polenes plassering. Nordpoler tiltrekker hverandre, mens nord- og sørpoler frastøter hverandre.

Den magnetiske mekanismen oppstår når magnetene aktiveres vekselvis (tiltrekker og frastøter hverandre). Tyngdekraften som virker på det svevende objektet, oppveies av disse kreftene. Dette gjør det mulig å opprettholde en konstant avstand mellom objektet og bakken, noe som forhindrer friksjon. Denne friksjonsfrie mekanismen gjør det for øvrig mulig å bevege seg raskere. For å aktivere det elektromagnetiske sveve- eller løftesystemet brukes elektromagneter og superledere.

Elektromagneter

En elektromagnet er en magnet som drives av elektrisk strøm. Den gjør det mulig å omdanne elektrisk energi til magnetisk energi. For å oppnå dette består magneten av en kjerne av magnetisk jern omgitt av en spole av ledende tråd. Det magnetiske feltet oppstår når den elektriske strømmen går gjennom elektromagneten. Takket være dette prinsippet har elektromagneten en sterk mekanisk tiltrekningskraft. Dette er grunnen til at den brukes i elektromagnetisk sveving.

Superledere

Superledere er materialer som er i stand til å lede elektrisk strøm perfekt uten motstand eller energitap. Dette kalles superledning. Fenomenet oppnås ved å kjøle ned materialet for å fjerne all elektrisk motstand.

Fenomenet superledning ble oppdaget av den nederlandske fysikeren Heike Kamerlingh Onnes i 1911 og er fremdeles en enestående oppdagelse. Dette gjelder desto mer fordi superledere i tillegg har enestående magnetiske egenskaper. De kan dermed uten problemer sveve under en magnet.

Hva brukes elektromagnetisk sveving til?

Som du sikkert allerede har lagt merke til ovenfor, gjør elektromagnetisk sveving det mulig å få et objekt til å sveve over en magnetisert overflate, uten at de berører hverandre. Men i tillegg gjør denne mekanismen det også mulig å få gjenstanden til å bevege seg raskere. Det er grunnen til at den viktigste anvendelsen av elektromagnetisk sveving er innen jernbanesektoren, særlig for fremdrift og sveving av tog som det tyske Transrapid eller Transrapid i Shanghai.

Toget med elektromagnetisk sveving

Toget med elektromagnetisk sveving svever utelukkende ved hjelp av poltiltrekning. For dette formålet er det utstyrt med elektromagneter plassert på undersiden, parallelt med skinnene. Skinnene er også utstyrt med laminerte jernstenger som kommer i kontakt med elektromagnetene.

Et elektromagnetisk felt oppstår uten at elektromagnetene og jernstengene er i kontakt med hverandre. I tillegg svever toget (det vil si at det ikke hviler på skinnene). Det kan nå en maksimal hastighet på opptil 150 km/t.

Fordelene med tog med elektromagnetisk sveving

At elektromagnetisk sveving i dag er svært utbredt i tog, skyldes ikke minst at den har flere fordeler:

• Denne mekanismen gjør at togene kan bevege seg med høy hastighet.
• Den bidrar også til å redusere støyplagen fra tog som kjører på skinnene (siden det svevende toget ikke berører skinnene).
• Det er et rent og mindre forurensende system: toget med elektromagnetisk sveving avgir ikke røyk og bruker svært lite energi. Lite utslipp og strømtap takket være superledere.
• Luftmotstanden og togenes hastighet forårsaker ingen skade på økosystemet.

Imidlertid er gjennomføringen av dette konseptet fortsatt svært kostbart. Dette er grunnen til at det finnes svært få elektromagnetisk svevende tog i verden.