ריחוף מגנטי

מגנט מרחף

ריחוף סביבון מגנטי

בשנת 2000 הוענק פרס איג נובל בפיזיקה לחוקרים אנדריי גיים (אוניברסיטת ראדבאוט), ומייקל ברי (אוניברסיטת בריסטול) על ריחוף מגנטי של צפרדע חי.

ריחוף מגנטי (באנגלית: Magnetic levitation), נקרא בקיצור גם בשם מגלב (maglev), הוא ריחוף חפץ מתכתי הנגרם על ידי דחייה של השדה המגנטי, כך שהכוח הנגרם מדחיית המגנט כלפי מעלה מאזן את כוח תאוצת הכובד המושך כלפי מטה, והחפץ נשאר באוויר ללא מגע כלל.

מאחר שמשפט ארנשאו מראה שלא ניתן לבצע ריחוף על ידי שימוש בפרומגנטיות או בחומרים פאראמגנטיים בלבד, ניתן לעשות זאת רק על ידי הוספת כוחות נוספים למשוואה, כגון: דיאמגנטיות, מוליכות-על או זרמי פוקו.

לריחוף מגנטי יש מספר שימושים בתעשייה, ובהם מסב מגנטי המשמש לחיבור חלקי מכונות ללא חיכוך וללא הגבלת מהירות מקסימלית של החלקים ורכבות מגלב המגיעות למהירויות גבוהות ביותר.

תיאור

חומרים מגנטים יוצרים פעולות משיכה ודחייה אחד על השני בכוח התלוי בעוצמת השדה המגנטי ובשטח המגנט. הלחץ המגנטי הנוצר על ידי השדה המגנטי על מוליך-על מחושב בעזרת הנוסחה:

$P_{mag}={\frac {B^{2}}{2\mu _{0}}}$

כאשר:

$P_{mag}$ הוא הכוח ליחידת שטח ביחידות פסקל

$B$ הוא השדה המגנטי מעל המוליך-על ביחידות טסלה

$\mu _{0}$ = 4π×10⁻⁷ N·A⁻² הוא הפרמאביליות בריק.

יציבות

יציבות סטטית

משמעותה של יציבות סטטית היא שכל תזוזה מנקודת שיווי המשקל מפעילה רשת כוחות הדוחפת ומחזירה אותו לאיזון בנקודת שיווי המשקל. תאוריית ארנשואו מוכיחה באופן חד משמעי שלא ניתן לגרום לריחוף יציב על ידי שימוש בכוחות סטטיים ושדה פאראמגנטי בלבד, כך שהכוחות הפועלים על החומר אשר מקורם בשדה חשמלי, שדה כבידה או שדה מגנטי חיצוני יסיטו אותו מיציבות בציר אחד לפחות. אולם, ישנם מספר אפשרויות לשמור על יציבותו בעזרת אמצעים אלקטרוניים או על ידי חומרים דיאמגנטיים, מאחר שיחס הפרמאביליות המגנטית קטנה מ-1.

יציבות דינאמית

פרק זה טעון עריכה. אנא תרמו לוויקיפדיה ועזרו לערוך אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה. הסיבה היא: נראה שהטקסט קטוע.

יציבות דינאמית מתרחשת כאשר המערכת מסוגלת לרסן כל כוח הנגרם על ידי תנועות שנוצרות בתוך המערכת על ידי משוב שלילי. כדי להשיג ריחוף מגנטי ניתן גם לשלב כוחות ממערכת בקרה חיצונית הדואגת למשוב שלילי.

אמונות היסטוריות

אגדות של ריחוף מגנטי היו נפוצות בימי קדם ובימי הביניים, והתפשטותן מהעולם הרומי למזרח התיכון ומאוחר יותר להודו תועדה על ידי החוקר הקלאסי דנסטאן לואו. המקור המוקדם ביותר הידוע הוא פליניוס הזקן (המאה הראשונה לספירה), שתיאר תוכניות ארכיטקטוניות של פסל ברזל שהיה אמור להיות תלוי באבן אדמה מהקמרון של מקדש באלכסנדריה. דיווחים רבים לאחר מכן תיארו פסלים מרחפים, שרידים או חפצים אחרים בעלי חשיבות סמלית, וגרסאות של האגדה הופיעו במסורות דתיות מגוונות, כולל נצרות, אסלאם, בודהיזם והינדואיזם. בחלק מהמקרים הם התפרשו כנסים אלוהיים, בעוד שבאחרים הם תוארו כתופעות טבע שהתיימרו בצורה שגויה להיות מופלאה; אחת הדוגמאות האחרונות מגיעה מאוגוסטינוס הקדוש, המתייחס לפסל תלוי מגנטית בספרו "עיר האלוהים" (בערך 410 לספירה). מאפיין נפוץ נוסף של אגדות אלו, לפי לואו, הוא ההסבר על היעלמותו של החפץ, לעיתים קרובות כרוך בהשמדתו על ידי לא-מאמינים במעשי חוסר צדקה. למרות שהתופעה עצמה מובן כיום כבלתי אפשרית פיזית, כפי שזיהה לראשונה סמואל ארנשו בשנת 1842, סיפורי ריחוף מגנטי נמשכו עד לתקופה המודרנית, דוגמה בולטת אחת היא האגדה על האנדרטה התלויה במקדש השמש בקונארק במזרח הודו.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא ריחוף מגנטי בוויקישיתוף