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    超導磁浮展示組

台灣高鐵的速度非常快,德國、日本、中國研發的磁浮列車更快。磁浮列車因為磁力的關係懸浮在空中,行進時不會接觸地面,因此其阻力只有空氣的阻力,時速每小時可高達500公里。但當列車向前運動時,設在車輛下方的電磁鐵需要用電才能驅動。現在有一種材料,它不需要供電也能讓列車浮在空中,而且列車行駛時也不用擔心會出軌,你知道那是什麼材料嗎?

 

實驗演示


演示影片一 (實驗演示影片)


演示影片二 (動畫演示影片)



實驗原理


 

西元1911年,Kamerlingh-Onnes等人已將許多金屬冷卻至極低溫,他們發現在這些金屬中,有一些金屬的電阻在極低溫時電阻會驟降為零,例如水銀(Hg)。當溫度低至4.2 K以下時,電阻會有消失的現象。Kamerlingh-Onnes等人把此種特殊狀態下的水銀稱之為”超導體”。

1933年,德國物理學家麥斯納(Walther Meissner)發現了超導體的完全反磁性,完全反磁性是將超導體放入磁場中,會將其內部的磁場完全排除,即使其內部磁通量保持為零,此即所謂的麥斯納效應(Meissner effect),也因此超導具有磁浮現象。這種現象產生是因為當超導體放入磁場中時,超導體和一般導體一樣會產生感應電流,而超導體的電阻為零,因此只要磁場存在,電流就能一直流動,這種屏蔽電流在超導體周圍產生,而且產生與外部磁場方向相反的磁場,阻擋外部磁場進入。

超導體可分為第一類超導體與第二類超導體,第一類超導體,在超導態時,其內部磁通為零。事實上,磁場並非完全排除於超導體之外,在超導態下磁場亦可穿透超導體表層,直到外加磁場大於臨界磁場,磁場便可完全穿透。 但對於第二類超導體而言,可以在不失內電阻為零的狀態下,有磁場穿透的現象。第二類超導體有下臨界磁場與上臨界磁場值,當外加磁場大於下臨界磁場時,有磁場穿透而磁力線被擄獲於超導體中,直到外加磁場大於上臨界磁場時,第二類超導體的超導現象才完全消失。

 

問題討論


1.磁鐵浮在超導體上通常都會傾斜一邊,怎樣才能避免這現象呢?

2.有第一類超導體與第二類超導體,那一種比較適合應用在磁浮列車上呢?

 

相關連結


1. 維基百科-超導

2. 維基百科-磁浮列車

3. 超導磁浮列車