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习题精选
　　一、填空
　　1.奥斯特实验说明了通电导线周围___________，这种现象叫做________。
　　2.电流的磁场方向跟__________有关。
　　3.通电螺线管外部的磁场和__________的磁场一样，它的两极跟螺线管中________的方向有关。
　　二、选择题
　　1.下列方法中，不能增强螺线管磁性的是（??? ）。
　　A.增加螺线管的匝数
　　B.在通电螺线管内插入铁棒
　　C.增大螺线管线圈中的电流
　　D.增大螺线管本身的直径
　　2.在下面四个图中，正确地表示出通电螺线管的极性与电流方向的关系是（??? ）。
　　三、实验题
　　如图所示，当弹簧下端不挂重物时，弹簧的长度为l0，当弹簧上挂一重物时，弹簧伸长到l1，当S闭合时，接通电路，将螺线管放在铁块的正下方，弹簧的长度将________，当滑动变阻器向右移动时弹簧将________。(填“变长”“变短”或“不变”)
　　参考答案
　　一、填空题
　　1.存在磁场、电流的磁效应
　　2.电流方向?
　　3.条形磁铁、电流
　　二、选择题
　　1.D? 2. D
　　三、实验题
　　变长、变长
典型例题一
　　例1如图所示，给电磁铁通电，磁铁AB（A端为N极，B端为S极）及弹簧测力计在图中的位置静止不动，在滑动变阻器的滑片向a端滑动的过程中，关于电流表的示数和弹簧的长度变化的情况是（ 　）．
　　A．电流表的示数增大，弹簧的长度将增加
　　B．电流表的示数增大，弹簧的长度将减小
　　C．电流表的示数减小，弹簧的长度将增加
　　D．电流表的示数减小，弹簧的长度将减小
　　选题角度：
　　本题用于考查电磁铁的磁性强弱与什么因素有关．
　　解析：
　　熟悉欧姆定律中I与R的关系，明确磁极间的相互关系．本题的易错点有两个，一是运用欧姆定律分析电流变化时出错，二是分析磁体AB与电磁铁是吸引还是排斥时出错．
　　正确答案为B项．滑动变阻器的滑片向a端滑动，变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流增加，电流表的示数增大，这时通过电磁铁线圈上的电流增大，电磁铁的磁性增强，而利用安培定律可知电磁铁的上端为N极，对磁铁AB的推斥力将变大，弹簧的长度将减小．
　　例2有人说：只要有通电导线绕在铁芯上就可为电磁铁，此话对不对？为什么？
　　选题角度：
　　本题用于考查关于电磁铁的知识点．
　　解析：
　　一般说是对的，但是也有特殊情况，如双股导线，如图所示，虽有电线绕在铁芯上，但是两股导线流向相反，它们虽然都能分别产生磁场，但是由于极性正好相反被相互抵消，对外不显极性，即无所谓电磁铁了．
　　例3如图所示，一轻质弹簧自由悬挂时，下端恰能与水银槽中的水银面接触，当开关S闭合后弹簧的运动情况是（?? ）．
　　A．不会运动?
　　B．弹簧上下抖动?
　　C．弹簧伸长?
　　D．弹簧缩短
　　选题角度：
　　本题用于考查关于电磁铁的知识点．
　　解析：
　　当开关S闭合，轻弹簧（通电螺线管）中通过如图所示的电流，每一匝线圈中电流方向都相同，如果把每一匝线圈都看成一个小磁针，那么由安培定则可知，每一小磁针上端都是S极，下端都是N极．这样每相邻的小磁针都是异名磁极靠近，产生相互作用的引力使弹簧缩短，弹簧一缩短下端就离开水银面，电路断开，电流消失，磁性消失，弹簧恢复原状，下端接触水银面，电路接通重复上述过程，所以开关S接触通后，弹簧将上下抖动，正确答案B．
　　例4某同学利用自己绕制的电磁铁设计了一个能使甲、乙两灯交替发光的电路，电磁铁及电路图如图所示，你认为在开关闭合后会看到什么现象？请你画出改正后的正确电路．
　　选题角度：
　　本题用于考查关于电磁铁的知识点．
　　解析：
　　(1)因为电磁铁绕法错误而无磁性，它也不能吸引铁片，结果只有甲灯在持续发光，乙灯不发光．
　　(2)正确电路如图所示．
典型例题二
　　例题1．如图所示四种表示通电螺线管极性和电流方向关系的图中，正确的是（? ???）。
　　答案：C
　　例题2．奥斯特实验的重要意义是它说明了（ ?????）。
　　A．通电导体的周围存在着磁场?
　　B．导体的周围存在着磁场
　　C．磁体的周围存在着磁场?????
　　D．以上说法都不对
　　答案：A
　　例题3．如图所示，甲、乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃a、b间用柔软的导线相连．当S闭合时，两线圈将（????? ）。
　　A．互相吸引靠近?
　　B．互相排斥离远
　　C．先吸引靠近，后排斥离远
　　D．既不排斥也不吸引
　　答案：B
　　例题4．要使通电蹄形螺线管正上方的小磁针指向符合图甲中的情况，图乙中正确的是（????? ）。
　　答案：B、C
　　例题5．如图所示，通电环形导体中间和上部各有一小磁针，当通以如图电流后，小磁针的N极将分别（????? ）。
　　A．a的N极向纸外指，b的N极向纸里指
　　B．a的N极向纸里指，b的N极向纸外指
　　C．a和b的N极都向纸外指
　　D．a和b的N极都向纸里指
　　答案：A
　　例题6．如图所示，有A、B两只线圈套在玻璃管上，可以自由滑动，原先A、B两线圈靠在一起，两只线圈接通电源后由于互相排斥，两线圈分开到图示位置，这时如果将铁棒C插入B中，那么（????? ）。
　　A．A、B将分别向左、右分开
　　B．A、B将向中间靠拢
　　C．B不动，A将被推开
　　D．B不动，A将被吸引
　　解析：A、B两只线圈接通电源后互相推斥，当铁棒C插入B中后，磁性大大增强，推斥作用更大。
　　答案：A
　　例题7．如图所示的通电螺线管，周围放着能自由转动的a、b、c、d，当它们静止时极性正确的是（N为黑色）（????? ）。
　　答案：A
第三节? 电生磁
　　教学目标
　　一、知识与技能
　　　 1.认识电流的磁效应。
　　　 2.知道通电导体周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形磁体相似。
　　　 3.理解电磁铁的特征和工作原理。
　　二、过程和方法
　　　 1.通过观察直导线电流磁场和通电螺线管的磁场实验，进一步发展学生的空间想象力。
　　　 2.通过对实验的分析，提高学生比较、分析、归纳、结论的能力。
　　三、情感、态度与价值观
　　　 通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥妙，培养学生的学习热情和求是态度，初步领会探索物理规律的方法。
　　教学重点
　　　 1.奥斯特的实验揭示了电流的磁效应。
　　　 2.通电螺线管的磁场及其应用。
　　教学难点：通电螺线管的磁场及其应用。
　　教学准备：奥斯特实验器材一套、通电螺线管、小磁针、投影仪、大头针。
　　教学过程
　　一、引入新课
　　当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？观察到小磁针发生偏转，因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。这些是我们已经了解过的知识，大家还想知道关于磁的一些什么样的知识？
　　本节课我们就一起探索有关磁的其他知识。
　　二、新课学习
　　1.电流的磁效应
　　大家先自己阅读课本第一、二自然段，然后再演示，要仔细观察、相互讨论、得出结论。
　　在小磁针上面有一条直导线，当直导线触接电池通电时，你们能看到什么现象？改变电流的方向，又能看到什么现象？
　　现象：当直导线触接电池通电时，小磁针发生偏转。断电时，小磁针又回到原来的位置。当改变直导线中电流方向时，小磁针偏转方向也发生变化。
　　结论：看来通电导线和磁体一样，周围存在着磁场。通电导线周围磁场方向跟电流方向有关。当电流方向发生变化时，磁场的方向也发生变化。
　　以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫奥斯特实验。这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，而且，磁场的方向跟电流的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。
　　这个实验看上去非常简单，但在当时这一重大发现轰动了科学界。因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的，而是紧密联系的，从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的，这一发现有力地推动了电磁学的研究和发展。奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后研究电流的磁场。
　　2. 通电螺线管的磁场
　　把导线绕在圆筒上，做成的螺线管也叫线圈，它能使各导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多，这样在生产实际中用途就大，那么通电螺线管的磁场是什么样的？
　　我们下面通过实验来探究通电螺线管的磁场是什么样，我们每组还是先提问题，再设计实验，通过对实验的观察、分析、讨论，最后得出结论。我们已了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场分布，那么通电螺线管的磁场可能与哪种磁体的相似？通电螺线管的极性与电流方向之间有什么关系？如何判断？
　　学生们根据问题设计实验，并动手做实验。现在把你们记录下小磁针指的方向在图中标出.还有是把你们的玻璃板，观察铁屑的分布情况，得到什么结论？
　　学生汇报自己的实验现象及结论。
　　现象：把小磁针放在螺线管周围，通电，小磁针偏转。改变电流方向，小磁针偏转方向发生变化。把一些小磁针放在通电螺线管周围，记录下小磁针北极指的方向，每个小磁针北极指的方向就是该点的磁场方向，描出磁感线。磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体南极，这样就判断出通电螺线管的两极。把小磁针放在螺线管的两端通电后，观察小磁针的N极指向，从而判别通电螺线管的N、S极。
　　结论：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时，通电螺线管的极性也发生改变。通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时，通电螺线管的极性也发生改变。
　　我们知道通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向有关，有什么样的关系？我们能否想出一句话来概括这种普遍规律。看课本中蚂蚁和猴子是怎么说的，你们又怎么说？
　　3.安培定则
　　大家回答得都很好，虽有不同的看法，还是说出了自己的观点，我很高兴看到这样的场面。我们知道通电导体周围存在着磁场，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似。用学生的方法能判断出螺线管的两极，这个方法叫安培定则。
　　三、小结
　　和学生们一起小结，电流的磁效应，通电螺线管的磁场，安培定则。
　　四、板书设计
第三节? 电生磁
　　　 一、电流的磁效应
　　　 二、通电螺线管的磁场
　　??? 1.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
　　??? 2.通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时，通电螺线管的极性也发生改变。
　　　 三、安培定则
　　??? 用右手握着螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
奥斯特
　　丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted，1777—851)1777年8月14日生于丹麦朗格兰德岛一个药剂师家庭．12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学．由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生．他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学等．1806年任哥本哈根大学物理学教授，1821年被选为英国皇家学会会员，1823年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长．
　　奥斯特早在读大学时就深受康德哲学思想的影响，认为各种自然力都来自同一根源，可以相互转化．富兰克林发现的莱顿瓶放电使钢针磁化的现象，对奥斯特启发很大，他认识到电向磁的转化不是不可能的，关键是要找出转化的具体条件．他在1812年出版的《关于化学力和电力的统一性的研究》中，根据电流流经直径较小的导线会发热，推测如果通电导线的直径进一步缩小，那么导线就会发光；使通电导线的直径变得更小，小到一定程度时，电流就会产生磁效应．他指出：“我们应该检验电是否以其最隐蔽的方式对磁体有所影响．”寻找这两大自然力之间联系的思想，经常盘绕在他的头脑中．?
　　1819年冬，奥斯特在哥本哈根开设了一个讲座，讲授电磁学方面的课题．在备课中，奥斯特分析了前人在电流方向上寻找磁效应都未成功的事实，想到磁效应可能像电流通过导线产生热和光那样是向四周散射的，即是一种横向力，而不是纵向的．1820年春，奥斯特安排了一个这方面的实验，他采用讲演时常用的电池槽，让电流通过一根很细的铂丝，把一个带玻璃罩的指南针放在铂丝下面，实验没有取得明显的效果．1820年4月的一天晚上，奥斯特在讲课中突然出现了一个想法，讲课快结束时，他说：让我把导线与磁针平行放置来试试看．当他接通电源时，他发现小磁针微微动了一下．这一现象使奥斯特又惊又喜，他紧紧抓住这一现象，连续进行了3个月的实验研究，终于在1820年7月21日发表了题为《关于磁针上的电流碰撞的实验》的论文．这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告．奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，从实验总结出：电流的作用仅存在于载流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；作用的强弱决定于介质，也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱；铜和其他一些材料做的针不受电流作用；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极，等等．?
　　奥斯特发现的电流磁效应，是科学史上的重大发现．它立即引起了那些懂得它的重要性和价值的人们的注意．在这一重大发现之后，一系列的新发现接连出现．两个月后安培发现了电流间的相互作用，阿拉果制成了第一个电磁铁，施魏格发明电流计等．安培曾写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了．”奥斯特的发现揭开了物理学史上的一个新纪元．
　　奥斯特不只是一位著名的物理学家，还是一位优秀的教师．他的讲课有表演，有分析．他非常重视实验，他说过“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，因为归根到底，所有的科学进展都是从实验开始的．”
对磁悬浮，你了解多少呢？
　　高速低耗
　　悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统.它的时速可达到500公里以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低的优点，每个坐位的能耗仅为飞机的三分之一、汽车的70%.它运行时噪音小、安全舒适、不燃油，污染少.?
??? 本世纪五、六十年代，铁路曾经被认为是一个夕阳运输产业.因为面对航空、高速公路等运输对手的强劲挑战，它蜗牛般的爬行速度，已越来越不适应现代工业社会物流和人流的快速流动需要了.但七十年代以来，特别是近几年来，随着铁路高速化成为世界的热点和重点，铁路重新赢回了在各国交通运输格局中举足轻重的地位.法国、日本、俄国、美国等国家列车时速由200公里向300公里发展.1995年举行的国际铁路会议预测，到20世纪末，德国、日本、法国等国家的高速铁路运营时速将达到360公里.要使列车在如此高的速度下持续行驶，传统的车轮加钢轨组成的系统，已经无能为力了.在这种情况下，只能使用一种超常规的列车－－磁悬浮列车.
??? 普通列车行驶时，车轮与钢轨是紧紧贴在一起的，当列车高速行驶时，车轮与钢轨的阻力就大大增加.据科学家计算，依靠动力牵引，车轮与钢轨接触的普通轮轨列车，最大时速为380公里左右，如果考虑到噪音、震动、车轮和钢轨磨损等因素，实际速度不可能达到最大时速.所以，欧洲、日本现在正运行的高速列车，在速度上已没有多大潜力.要进一步提高速度，必须转向磁悬浮技术.
??? 我们知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互排斥，反之，把相反的一极靠近，它们就互相吸引.托起磁悬浮列车的，那似乎神秘的悬浮之力，其实就是这两种吸引力与排斥力.这种列车悬浮在轨道上方，和轨道之间没有直接接触，运行阻力大大减小，因此磁悬浮列车的最大时速可以达到500公里以上.
??? 两种技术
??? 根据吸引力和排斥力的基本原理，国际上磁悬浮列车有两个发展方向.一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统－－EMS?系统，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来，悬空运行；另一个是以日本为代表的排斥式悬浮系统－－EDS?系统，用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行.这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的，都在把各自的技术推向实用化阶段.估计到下一个世纪，这两种技术路线将依然并存.
??? 北京大学张承福教授认为，比较而言，日本的排斥式系统比较有利.它在物理上的原理比较简单，悬浮稳定，车轮与钢轨之间的距离保持在10厘米左右，对钢轨的要求不那么严格；由于对控制系统的要求较低，所以能耗也少.而吸引式的悬浮系统只能把车轮与钢轨保持在3-4厘米左右，这就需要有一个良好的控制系统，能耗自然就多；而且它对钢轨的要求也很高，遇上轨道上有冰雪，或高低不平的路段就影响运行.
??? 发展历程
????磁悬浮列车今天看似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备有很长的历史.1929年德国人首先提出了磁悬浮理论，在相当长的时期内，他们就一直计划搞一条磁悬浮铁路.日本人1972年开始尝试EDS?系统，但这个原理早在1966年就由美国人提出来了.这套技术的理论背景与当时的超导技术发展紧密相关.因为六、七十年代，是世界超导应用研究的鼎盛时期，利用超导原理，解决一些应用难题是那时的热点.
??? 日本磁悬浮列车山梨实验线曾在1997年12月创造了不载客时速550公里的世纪记录.而在1999年4月14日，山梨实验线更创世界铁路行车时速552公里的世界新纪录.这次的实验列车由5节车厢组成，乘客13人，总负荷为10吨重，两次行驶实验都跑出了每小时552公里的速度，并准备今后将进行耐久性实验和时速在500公里情况下的错车实验.
??? 中国于1876年修建了第一条铁路，日本于1872年修建第一条铁路，两国只相差4年.但日本修建第一条高速铁路的时间是1964年；1982年，日本就开通了第一条超导磁悬浮实验线，而20世纪结束时，我国还只有一条时速才170公里的广深准高速铁路.
??? 但中国的磁悬浮技术发展很快.目前，国内国防科技大学和西南交通大学都在进行磁悬浮列车的研制工作，都已经有了比较成熟的技术.2001年，国防科大磁悬浮实验线路建成，西南交大的实验线路也正在建设.磁悬浮在中国的市场运做进展也很顺利，德国柏林到汉堡之间的磁悬浮铁路建设计划搁浅以后，转而与中国达成协议，在上海修建一条可能将是世界上首条进行商业运行的磁悬浮铁路.北京，四川等地也正准备修建类似铁路.
??? 市场定位
??? 现有的运输网络是陆海空多种运输手段结合的综合系统，各种交通工具之间，既有明确分工，又有激烈竞争，而且飞机和汽车的运输速度也在日新月异地发展，那么，如果说要发展磁悬浮列车的话，它的市场应在哪里定位呢？
??? 北京大学的张承福教授认为，向空中发展有一定的局限性，比如周期性的运输或长距离的运输，用飞机可能比较合适，但如果几百公里的距离也用飞机就不经济了.因为机场离城市一般比较远，飞机起降需要不少时间，因此，从效率看，飞机尽管比其它的运输工具快，但除开起降时间，在几百公里的范围内，它与高速列车，特别是未来的磁悬浮列车相比并没有什么优势.而且飞机的能耗比列车要大得多.而陆地高速运输----高速铁路，也有其局限性－－速度极限、噪音污染，摩擦损耗等等.因此，各国过去准备搞普通高速列车的，现在都倾向于搞磁悬浮列车.
????磁悬浮列车既然如此先进，如此快速，我国能不能很快就发展磁悬浮铁路，使中国的大地风驰电掣地奔驰着磁悬浮列车呢？
??? 中国科学院邱励俭院士认为，好的东西不一定决定你马上上马.磁悬浮列车花费太大，1公里高速公路投资需要2亿人民币，1公里磁悬浮铁路投资翻两番都不止.如果要修一条从北京到天津的高速公路，投资300-400亿人民币足够，而修一条磁悬浮铁路，没有1000亿人民币是不可能的.所以他认为应该要慎重.邱院士的意见，代表了很大一部分人的意见，因此中国对发展磁悬浮列车采取的是循序渐进的策略.
磁悬浮列车在中国
　　首先需要介绍，什么是磁浮列车。传统的快速列车是利用车轮和钢轨之间的相互作用来解决支撑、导向和驱动这三大问题。磁浮列车却利用电磁场所特有的“同性相斥、异性相吸”的相互作用，来实现机车和路轨间的上浮、约束和驱动，从而实现了机车紧贴路面但又是无接触的高速飞行。由于这一电磁体系完全取消了列车和钢轨间的直接接触所引起的摩擦力，因而大幅度降低了能耗、磨损、振动和噪声，也比轮轨列车更容易实现高速运行。如果说通常的高速轮轨列车的最高运行速度是300公里／小时的话，那末磁浮列车最高行驶速度将是450— 500公里／小时，按照这样的速度，由北京到上海，将不超过4个小时，由北京到广州将不超过5个半小时，而且比飞机更为舒适、安全和风雪无阻地准时到达。这无疑将会受到旅客的热烈欢迎。
　　我国第一条铁路建成在1876年，经过七十多年的发展，全国解放时总长2.18万公里，承担着全国65％的客运量和约85％的旅客周转量，是主要的客运交通工具。建国以来，我国铁路得到了迅速发展，营业里程迅速增长，达到当前的6. 5万公里，直到七十年代中后期，仍然保持着全国客运中的骨干地位。八十年代以来，由于公路与民航的迅速发展，以及经济发展对客运速度提高的需求日益增大，导致了铁路在客运中的地位明显下降，1997年铁路在全国客运量中的份额降至7％，在旅客周转量中份额降至35％。人们已经认识到，必须大力致力于列车客运提速，才能保持和发展铁路作为重要客运工具的地位。
　　中科院院士严陆光是我国发展高速磁悬浮技术的热心支持者之一。他认为，我国需要发展高速磁悬浮列车，就在于它最适合于我国高速客运专线网的发展。理由主要有以下三点：
　　1.我国幅员辽阔，人口众多。目前考虑的主要客运专线（京沪1320公里，京广港澳2550公里，哈大940公里，徐州宝鸡1030公里，浙赣940公里，京沈703公里，沪杭194公里）大多在1000公里以上。500公里/小时的磁悬浮列车比300公里/小时的高速轮轨列车在旅客选择民航或铁路中具有显著的优越性。
　　2.我国至今尚无客运专线，高速客运网的形成大约需半个世纪的持续努力，恰恰成为我们在交通领域实现技术跨越发展、发挥后发优势、后来居上的重要机遇。虽然高速磁悬浮技术不如高速轮轨技术成熟，但只要我们统一认识，下定决心，认真抓紧工作，完全可能在近期内即达到成熟，并付诸实施。
　　3.高速磁悬浮体系的发展将带动当前众多高新技术前沿的发展，这些高新技术本身又将为新兴产业的形成和经济发展起着重要的作用。
　　我们之所以对磁悬浮运载技术感兴趣，也是由于我们认识到，它代表着一种先进的趋势和先进的发展方向。目前，中国对磁悬浮铁路技术的研究还处于初级阶段。经过中国铁道科学研究院、西南交大、国防科大、中科院电工所等单位对常导低速磁悬浮列车的悬浮、导向、推进等关键技术的基础性研究，已对低速常导磁悬浮技术有了一定认识，初步掌握了常导低速磁悬浮稳定悬浮的控制技术。继1994年西南交大成功地进行了4个座位、自重4吨、悬浮高度为8毫米、时速为30公里的磁悬浮列车试验之后，由铁科院主持、长春客车厂、中科院电工所、国防科技大学参加，共同研制的长为6.5米、宽为3米、自重4吨、内设15个座位的6吨单转向架磁悬浮试验车在铁科院环行试验线的轨距为2米、长36米、设计时速为100公里的室内磁悬浮实验线路上成功地进行了试验，并于1998年12月通过了铁道部科技成果鉴定。6吨单转向架磁悬浮试验车的研制成功，为低速常导磁悬浮列车的研究提供了技术基础，填补了我国在磁悬浮列车技术领域的空白。
　　其实，磁悬浮运载技术它不仅能够用于陆上平面运载，也可以用于海上运载，还能用于垂直发射，美国就在试验用磁悬浮技术发射火箭；它在磁悬浮、直线驱动、低温超导、电力电子、计算机控制与信息技术、医疗等多个领域都有极重要的价值——概括的说，它是一种能带动众多高新技术发展的基础科学，又是一种具有极广泛前景的应用技术。
　　我们可以预见，随着超导材料和超低温技术的发展，修建磁浮铁路的成本、技术及性能都有可能会大大降低。到那时，磁浮铁路作为一种快速、舒适的“绿色交通工具”，将会飞驰在祖国的大地，这样，距离就不再会是阻隔我们团聚的最大因素了。
船舶推进装置的革命——
第一艘用超导电磁推进取代传统螺旋桨推进器的超导电磁推进船
　　螺旋桨曾被人们认为是船舶航行必然使用的推进装置，但随着现代船舶科技的发展，未来的巨型船舶将可能取消螺旋桨这一推进装置，而改用超导电磁推进装置来推动船快速航行在海上。
　　把电磁用于船舶推进装置的设想，最早是由美 国赖斯博士提出来的。采用电磁推进的船舶，由于没有螺旋桨等运动部件，因而毫无振动的感觉，可在海上静静地航行。由于海水的电阻大，所以必须达到20万高斯的磁场强度，船体才能获得必要的推力。目前一般使用的铁芯电磁铁仅能达到2万高斯的磁场强度，可是用超导体电磁铁装备船舶的推进系统，就能获得强大的磁场和必要的推力。
　　1966年，美国综合电机公司根据赖斯的研究，首次制成了电磁推进船的模型船EMS—1。但使用的铜质线圈磁场强度只达到150高斯，没有取得什么有用的资料。
　　1976年，日本的神户商船大学用超导体电磁材料装备船的推进系统，制成了超导体电磁推进船的模型船“SEMD— 1”。船长仅 1米，在海水中的磁场强度达到6000高斯。1979年又制成一艘超导船的模型船“ST— 500”，全长3.6米，重700千克，船底装备的超导体电磁线圈用铌钛合金制造，在海水中可产生2万高斯的强磁场。ST—500模型船在海里可以每秒1米的速度前进，完全没有振动和噪音。
　　最近，世界上第一艘以超导磁体作为行驶动力的新型超导电磁双体推进船在日本建成。这艘命名为“大和1号”的实验船长30米，宽18米，高8米，自重280吨，排水量185吨，航速每小时15千米。双体船的推进系统装有电磁铁，装在该船浮筒的水筒前部。海水流入水筒，带电的电极便在水中产生电流。这些磁铁产生的磁场同这一电流相互作用，产生的电磁力把水从水筒的末端作为高速水流喷出。增加磁场强度的方法是用超导电磁铁，放在液氦里冷却。两台柴油发动机为这些磁铁提供电力。
　　但目前要达到20万高斯的强度，必须寻求更有效的超导体。此外，须改善通电电板板，使磁场屏蔽材料轻量化等一系列难题仍有待克服。
高速磁悬浮列车的诱惑
????--在1500公里旅行距离内，坐高速磁悬浮列车好还是乘飞机好？
????--中国将建造全长8000公里的高速客运专用网，高速磁悬浮列车技术能入选吗？
????--国际上磁悬浮列车技术已近成熟，中国如何发挥後发优势，实现技术跨越？
????整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。每一种新型交通工具的出现和重大技术的突破都伴随速度的显著提高。二十世纪在这方面尤为突出，飞机、汽车与火车均在不断刷新其速度的纪录，高速磁悬浮列车发展尤为令人瞩目。
????传统轮轨铁路的运营速度经过100多年的发展，达到了300-350公里／小时，其进一步提高受到了用轮轨支承和受电弓供电的限制。高速磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨，采用长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动列车高速行驶，从而取消了受电弓，实现了与地面没有接触、不带燃料的地面飞行，克服了传统轮轨铁路的主要困难。从六十年代起，日本、德国作为强大的国家研究发展计划，投入了数十亿美元的资金，经过持续努力，使整个技术已经成熟到可以建造实用运营，最高试验运营速度已达550公里／小时。从而，人类地面客运的速度可望在21世纪前、中期达到500公里／小时的新水平，使高速地面交通的发展继续长足前进。
????磁悬浮列车的七大优势
????作为目前最快速的地面交通工具，磁悬浮列车技术的确有其他地面交通技术无法比拟的优势。
????首先，它克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍，发展前景广阔。
????第一条轮轨铁路出现在1825年，经过140年努力，其运营速度才突破200公里／小时，由200公里／小时到300公里／小时又花了近30年，虽然技术还在完善与发展，继续提高速度的余地已不大，而困难很大。还应注意到，轮轨铁路提高速度的代价是很高的，300公里／小时高速铁路的造价比200公里／小时的准高速铁路高近两倍，比120公里／小时的普通铁路高三至八倍，继续提高速度，其造价还将急剧上升。世界第一个磁悬浮列车小型模型是1969年在德国出现的，日本是1972年造出的。可仅仅十年後的1979年，磁悬浮列车技术就创造了517公里／小时的速度纪录。目前技术已经成熟，可进入500公里／小时实用运营?的建造阶段。
????第二，磁悬浮列车是当今唯一能达到运营速度500公里／小时的地面客运交通工具，具有不可取代的优越性。
????对於客运来说，提高速度的主要目的在於缩短乘客的旅行时间，因此，运行速度的要求与旅行距离的长短紧密相关。各种交通工具根据其自身速度、安全、舒适与经济的特点，分别在不同旅行距离中起?骨干作用。专家们对各种运输工具的总旅行时间和旅行距离的分析表明，按总旅行时间考虑，300公里／小时的高速轮轨与飞机相比在旅行距离小於700公里时才优越。而500公里／小时的高速磁悬浮，则比飞机优越的旅行距离将达1500公里以上。
????上述观点已为近年来国际高速轮轨交通的实践所证实。国际上250-300公里／小时的高速轮轨铁路迄今共有13条运营，总长4369公里。除日本东京--博多全长1069公里外，其它均小於600公里。日本各种交通工具市场占有率与旅行距离间的关系表明，250公里／小时的新干高速轮轨铁路，随旅行距离的增加，其市场占有率迅速上升，在约800公里时达到约70%的峰值。距离继续增大，由於旅客更多选择了飞机，占有率急剧下降，1200公里时降到约30%。
????第三，能耗低。它在500公里／小时速度下每座位·公里的能耗仅为飞机的1／3至1／2，比汽车小30%。在300公里／小时的相同速度下，德国TR磁浮列车每座位/公里能耗比ICE1在300公里／小时速度时相当。
????第四，噪音小。实测表明，列车通过时25米距离处的噪音，在300公里／小时速度时，德国TR列车为79分贝，ICE1列车为91分贝。
????启动停车快，爬坡能力强，选择自由度较大是高速磁悬浮的第五大优点。德国TR07磁浮列车启动50秒後(行程2公里)，时速可达200公里／小时，100秒後(4.8公里)达300公里／小时，150秒後(9.6公里)达400公里／小时；ICE轮轨高速在150秒後(行程5公里)达200公里／小时。已经证明，磁浮列车爬坡能力可达100%，而轮轨高速为40%，在同等速度下，磁悬浮列车转弯半径小，从而其选自由度较大，这意味路可较短、少占地面、耕地，降低总投资。
????磁悬浮列车与轮轨列车相比还有安全、舒适，维修少的优势。磁浮列车在结构上保证不易脱轨，推进方式保证不易撞车。磁悬浮列车没有车轮和铁轨的接触以及与受电弓的机械接触，震动小，舒适性好，其工作属於无磨损运行，维修主要集中在电子技术方面，不需大量体力劳动。
????第七大优点是，磁悬浮列车采用电力驱动，不需燃油，这使它的发展不受能源结构，特别是燃油供应的限制；同时，无有害气体排放，环境污染小。
????当然，磁悬浮列车技术还处在发展中，与国际上已建成总长4369公里、运营已有三十多年经验的高速轮轨铁路相比，高速磁悬浮列车在技术成熟性和建设运营经验上还有明显差距。比如，作为一种新型交通工具，高速磁悬浮列车与轮轨铁路只能像汽车、飞机、轮船一样通过换乘来兼容；同时，高速磁悬浮?的道岔要移动地面圈系统，其成网要比轮轨铁路困难一些；在运量方面，从目前日本高速磁悬浮的运量目标看，单向10000人／小时，似乎还不大；等等。这是任何一种新技术与传统技术比较时通常遇到的情况。至於投资，有人认为它需要的投资较大，也是与高速轮轨铁路相比的一个弱势。实际上，高速磁悬浮的投资的确比高速轮轨铁路高1.2-1.5倍，但前者的速度却比後者要高出50-70%，这样比较起来，其实是一个优点。随产业发展与经验的积累，其降低投资的可能性与幅度可能远大於高速轮轨。
????中国具备发展磁悬浮列车的需求
????我国第一条铁路建成在1876年，经过七十多年的发展，全国解放时总长2.18万公里，承担全国65%的客运量和约85%的旅客周转量，是主要的客运交通工具。建国以来，我国铁路得到了迅速发展，营业里程迅速增长，达到当前的6.5万公里，直到七十年代中後期，仍然保持全国客运中的骨干地位。八十年代以来，由於公路与民航的迅速发展，以及经济发展对客运速度提高的需求日益增大，导致了铁路在客运中的地位明显下降，1997年铁路在全国客运量中的份额降至7%，在旅客周转量中份额降至35%。人们已经认识到，必须大力致力於客运提速，才能保持和发展铁路作为重要客运工具的地位。近年来，在既有提速和建造高速轮轨铁路的准备方面，取得了可喜的成绩。
????我国是否需要高速磁悬浮列车与如何预测我国铁路网的需求和发展紧密相关。最近铁道部经济规划研究院路网研究所李宏等同志发表了21世纪上半叶我国铁路网需求与总规模的预测研究结果，并提出了发展设想。按照他们的研究意见，我国铁路在21世纪上半叶仍属建设高潮时期，约至2050年全国人口约14.7亿，城镇人口约占75%；铁路年人均乘车率将由目前的0.8次增至约3次；铁路旅客平均行程将由目前的约360公里增至460-500公里，铁路旅客周转量将达2-2.2万亿人公里。从上述预测需求出发，他们建议：我国铁路网总规模将由目前的6.5万公里增至12万公里。
????新的铁路网将由三部分组成，即：约0.8万公里的高速客运专网；约2-2.2万公里的客货混跑快速客运网和约9万公里的普通铁路网。显然，这意味我国已具备了发展磁悬浮列车的需求。当前问题的关键在於，21世纪上半叶我国将建造的、目前为零、全长近8000公里的高速客运专网应该采用500公里／小时的高速磁悬浮铁路还是300公里／小时的高速轮轨铁路，这是决定我国是否需要高速磁悬浮铁路的基础。
????适合中国高速客运国情的选择
????关於高速磁悬浮列车是发展我国高速客运的最佳选择这个观点，至少有三个重要的论据：
????其一，我国幅员辽阔，人口众多。目前考虑的主要客运专(京沪1320公里，京广港澳2550公里，哈大940公里，徐州宝?1030公里，浙赣940公里，津渖730公里，沪杭194公里)大多在100公里以上。500公里／小时的磁悬浮列车比300公里／小时的高速轮轨列车在旅客选择民航或铁路中具有显著的优越性。高速磁悬浮的投资成本比高速轮轨相差不多，其更高速的优越性无疑应该成为优先选择的方案。
????其二，我国至今尚无客运专。高速客运网的形成大约需半个世纪的持续努力，恰恰成为我们在交通领域实现技术跨越发展、发挥後发优势、後来居上的重要机遇。虽然高速磁悬浮技术不如高速轮轨成熟，但只要我们统一认识，下定决心，认真抓紧工作，完全可能在近期内即达到成熟，并付诸实施。
????其三，高速磁悬浮铁路体系的发展将带动当前众多高新技术前沿的发展。
????这些高新技术本身又将形成新兴产业，对经济发展发挥重要的作用。我国及时抓住高速磁悬浮铁路体系的发展，将为我国在21世纪中相关产业发展中处於前列奠定良好基础。
????鉴於高速磁悬浮铁路在我国未来客运交通中的重大意义，建议当前应抓紧下列工作：
????建设一条试验运营。在建设试验运营的重大工程项目带动下，可有效地开展国际合作，引进与消化国际先进技术与经验，逐步实现国产化与创新，积累经验并逐步掌握设计、工程建设与运营管理，为我国尽早建设长距离实用打下坚实基础。
????有效地组织我国自身的研究发展队伍。发展高速磁悬浮铁路体系牵涉到一项重要高新技术的发展与新兴产业的形成。建议紧密结合试验运营建设任务，将“高速磁悬浮铁路技术”作为重大项目列入第二阶段国家高技术研究发展计划(S-863计划)，将全国从事研究发展与产业化工作的骨干力量统一组织起来，给以有力的加强和稳定的支持，组成我国自身发展的队伍。有关部门也应将高速磁悬浮铁路技术的发展列入各自的科技发展计划，实现大力协同。拟定发展规划，进行实用的可行性研究。从我国未来高速客运交通发展的需求出发，根据高速磁悬浮列车高速度、长距离与大客流量的特点，考虑各种交通工具合理协调的发展，认真研究拟定我国21世纪高速磁悬浮列车的总体发展规划，指导整个工作积极有序地前进。

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