摘 要：作為一門具有社會實(shí)踐意義的學(xué)科，高中物理知識能夠用于解決生活中遇到的各種問題，為我們的生活提供便利，磁懸浮列車的投入運(yùn)行就是一個典型案例。本文以磁懸浮列車中的高中物理知識為研究內(nèi)容，在加深人們對磁懸浮列車這一現(xiàn)代化交通工具認(rèn)識的同時(shí)，也能夠完善自身物理知識體系，進(jìn)而明確物理知識的實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：磁懸浮列車；高中；物理知識

磁懸浮列車是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶，其中使用到的物理知識包括力學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)等多個領(lǐng)域，除傳統(tǒng)列車所具有的部分特征以外，磁懸浮列車的關(guān)鍵技術(shù)在于對電磁感應(yīng)原理的全面應(yīng)用。

一、磁懸浮列車安全性設(shè)計(jì)中的物理知識

在觀察磁懸浮列車時(shí)，我們會看到磁懸浮列車的底部依然安裝有和傳統(tǒng)列車一樣的輪子，作為磁懸浮列車來說，輪子的存在似乎沒有必要，然而，設(shè)計(jì)人員之所以如此設(shè)計(jì)，其原因可以使用高中物理知識來加以解釋。

首先，磁懸浮列車在正常運(yùn)行過程中受磁力間相互作用影響，車體與導(dǎo)軌之間形成了明顯間隙，然而，磁懸浮列車在高速行駛過程中轉(zhuǎn)彎時(shí)會產(chǎn)生一定的離心力，盡管可以通過軌道傾斜的方式依靠列車自身重力與離心力進(jìn)行抵消，但是，為避免意外情況的發(fā)生，則依然使用傳統(tǒng)列車上的輪子對車體進(jìn)行約束，從而降低其出軌的概率。

其次，為實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車與軌道的脫離，需要消耗大量的電能，因此，在磁懸浮列車的非運(yùn)行期間，則主要依靠傳統(tǒng)車輪進(jìn)行移動。

二、磁懸浮列車的防出軌設(shè)置

通常情況下，為保證磁懸浮列車的高速行駛狀態(tài)，設(shè)計(jì)人員希望其線路盡可能為一條直線，但是，在某些情況下，磁懸浮列車的行駛路線需要轉(zhuǎn)彎，在傳統(tǒng)列車設(shè)計(jì)中，多采用軌底坡角的形式確保其安全性。但是，在磁懸浮列車設(shè)計(jì)中，除軌底坡以外，還可以利用電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)避免列車出軌現(xiàn)象的發(fā)生，示意圖如下：

根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在軌道與磁懸浮列車車輪內(nèi)側(cè)固定通電線圈，線圈①與線圈②內(nèi)通過的電流方向相反，如此將產(chǎn)生強(qiáng)大的排斥力，左右兩側(cè)線圈間的排斥力相同時(shí)，將使得磁懸浮列車能夠穩(wěn)定在軌道之內(nèi)。并且，在磁懸浮列車的行駛過程中，可以根據(jù)列車時(shí)速、車體自重、軌底坡角度的不同對兩側(cè)線圈電流大小進(jìn)行調(diào)整，從而保證磁懸浮列車在行駛過程中能夠完成自身姿態(tài)的適應(yīng)性調(diào)整，避免乘客感受到明顯的左右擺動。

三、磁懸浮列車牽引力的實(shí)現(xiàn)

與其他物理知識相對比來說，基于電磁感應(yīng)原理的電磁推進(jìn)技術(shù)是磁懸浮列車技術(shù)體系的核心，下面將利用圖解方式對磁懸浮列車運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入分析，從而更加全面的認(rèn)識電磁感應(yīng)原理在磁懸浮列車中的應(yīng)用。

磁懸浮列車所使用的技術(shù)為EMS常導(dǎo)磁浮系統(tǒng)與EDS超導(dǎo)磁浮系統(tǒng)，上海磁懸浮列車是世界上首條投入商業(yè)運(yùn)營的線路，它使用了EMS常超導(dǎo)磁浮系統(tǒng)，該系統(tǒng)的列車推進(jìn)原理如下圖所示：

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需要，磁懸浮列車在車底和軌道上會均勻安置大量的線圈，在通電的情況下，線圈所形成的磁極示意圖如圖2所示，通過線圈之間磁力作用，推動磁懸浮列車前進(jìn)。在磁懸浮列車加速的過程中，也就是線圈內(nèi)電流不斷增加的過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車速度的緩慢增加。

除推動磁懸浮列車前進(jìn)以外，也可以利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行剎車操作，剎車過程中則需要對車底磁極與鐵軌磁極的排列進(jìn)行調(diào)整，具體調(diào)整結(jié)果與作用效果如圖3所示。

磁懸浮列車在減速的過程中可利用車底磁極與鐵軌磁極的分布變化實(shí)現(xiàn)，通常以鐵軌線圈中電流的方向調(diào)整為主要方式，由于磁懸浮列車運(yùn)動速度快，為保證磁極變化能夠符合要求，該電流方向調(diào)整多由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分段控制，以提高磁懸浮列車高速運(yùn)行下的安全系數(shù)。

四、總結(jié)

磁懸浮列車中的高中物理知識除以上內(nèi)容外，還包括其它方面的知識，如軌道融雪系統(tǒng)設(shè)計(jì)、磁懸浮列車測速系統(tǒng)等。通過了解磁懸浮列車的高中物理知識，能夠使我們高中生意識到物理知識的實(shí)用性，激發(fā)對物理學(xué)習(xí)的興趣，養(yǎng)成理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的良好習(xí)慣。

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作者簡介：陳博遠(yuǎn)（2000-），男，漢族，陜西延安子長縣人，延安市新區(qū)高級中學(xué)高三6班學(xué)生。