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磁悬浮的基本原理
2021年，土耳其科学家HamdiUcar发现了一种新的磁悬浮形式，即快速旋转的磁铁会使附近的磁铁悬浮起来。拉斯穆斯-比约克教授及其团队复制并研究了这一违背经典物理学的现象。他们发现，悬浮的磁铁与旋转的磁铁对齐，形成了一种类似于陀螺旋转的平衡状态。
丹麦科技大学（DTU）的科学家们证实了新发现的磁铁悬浮现象的基本物理学原理。
2021年，一位来自土耳其的科学家发表了一篇研究论文，详细介绍了一项实验：将磁铁连接到电机上，使其快速旋转。当这个装置靠近第二块磁铁时，第二块磁铁开始旋转，并突然悬停在几厘米外的固定位置。
虽然磁悬浮并不是什么新鲜事--最著名的例子可能是磁悬浮列车，它依靠强大的磁力来提升和推进--但这个实验却让物理学家们大惑不解，因为这一现象并没有被经典物理学所描述，或者至少没有被任何已知的磁悬浮机制所描述。
使用Dremel工具以266Hz的频率旋转磁铁演示磁悬浮。转子磁铁为7x7x7立方毫米，浮子磁铁为6x6x6立方毫米。这段视频展示了研究中描述的物理学原理。资料来源：德国技术大学。
不过，现在是时候了。DTU能源学院的教授拉斯穆斯-比约克（RasmusBjørk）对乌卡的实验非常感兴趣，于是与硕士生约阿希姆-赫尔曼森（JoachimM.Hermansen）一起复制了这个实验，同时弄清了实验的具体过程。RasmusBjørk说，复制很容易，使用现成的元件就能完成，但其中的物理原理却很奇怪：
"磁铁靠近时不应该盘旋。通常，它们要么相互吸引，要么相互排斥。但事实证明，如果旋转其中一块磁铁，就能实现悬停。这就是奇怪的地方。"他说："影响磁铁的力不应该因为你旋转其中一块磁铁而改变，所以运动和磁力之间似乎存在耦合。"
这些结果最近发表在《应用物理评论》杂志上。
多项实验证实物理原理
实验涉及几块不同大小的磁铁，但原理是相同的：通过快速旋转一块磁铁，研究人员观察到另一块被称为"浮动磁铁"的磁铁如何以相同的速度开始旋转，同时迅速锁定在一个位置上，保持悬停状态。
他们发现，当浮子磁铁锁定位置时，它的方向靠近旋转轴，朝向转子磁铁的同类磁极。因此，举例来说，浮子磁铁的北极在旋转时一直指向固定磁铁的北极。
这与根据磁静力学定律所预期的情况不同，该定律解释了静态磁力系统如何运作。然而，事实证明，旋转磁体之间的磁静力相互作用正是产生浮子平衡位置的原因，这也是该研究的合著者、博士生弗雷德里克-L-杜胡斯（FrederikL.Durhuus）通过模拟这一现象发现的。他们观察到磁铁大小对悬浮动力学的重大影响：较小的磁铁由于惯性较大，悬浮时需要更高的旋转速度，而且浮力越大。
"原来，浮子磁铁想与旋转的磁铁对齐，但它的旋转速度不够快。只要保持这种耦合，它就会悬停或漂浮，"拉斯穆斯-比约克说："我们可以把它比作一个旋转的陀螺。如果不旋转，它就不会站立，而是通过旋转锁定位置。只有当旋转失去能量时，重力--或者在我们的例子中磁铁的推力和拉力--才会大到足以克服平衡。"
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快照生成时间：2024-01-06 21:45:18
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