Система обратной связи (Компенсационные системы)

На практике вам никогда не удастся надолго подвесить верхнюю чашу в пространстве над нижней. Однако предположим, что у вас есть система обратной связи, которая позволяет поддерживать верхнюю чашу на одной оси с нижней.

Вот простейший пример электромеханической системы обратной связи, которая обеспечивает магнитный подвес в известной нам системе двух чаш. Электронный датчик положения испускает сигнал ошибки, приводя в действие механический регулятор положения, который возвращает верхнюю чашу на место. Пока верхняя чаша находится точно над центром нижней, датчик положения испускает нулевой сигнал. Верхняя чаша стремится наклониться или сдвинуться в сторону из-за нестабильности системы. Как только верхняя чаша отклоняется от начального положения, датчик положения испускает сигнал, описывающий величину и направление смещения. Этот сигнал состоит из двух компонентов: сигнала дистанционного смещения, усиливающегося по мере увеличения расстояния верхней чаши от центра, и сигнала направления смещения, показывающего, в какую сторону от центра отклоняется верхняя чаша. Эти сигналы считываются микрокомпьютером, который управляет механическим устройством, сдвигающим верхнюю чашу с правильной силой и в правильном направлении обратно к центру системы, на одну ось с нижней.

Диамагнетизм

Некоторые вещества, известные как диамагнетики, способны ослаблять магнитное поле. Иными словами, они очень слабо намагничиваются. Находясь в магнитном поле, эти вещества вызывают расхождение линий магнитной индукции. Эффект диамагнетизма противоположен привычному для нас явлению ферромагнетизма. Ферромагнетики, такие как железо, концентрируют (стягивают) линии магнитной индукции в магнитном поле и намагничиваются сильно — на этом основан принцип действия электромагнитов. Диамагнетик — например, дистиллированная вода — при определенных условиях может способствовать возникновению эффекта магнитной левитации. Диамагнетик отталкивается от любого полюса постоянного магнита, тогда как ферромагнетик (например, железный гвоздь), наоборот, притягивается к обоим полюсам. Сила, с которой диамагнетик отталкивается от магнита, слишком слаба, чтобы ее можно было заметить в случае с обычными магнитами из-за того, что они сами производят недостаточно сильное магнитное поле. Однако эффекта магнитной левитации диамагнетика можно добиться, если поместить легкий диамагнетик внутри той же чаши с мощными электромагнитами. Так, в лабораторных условиях подобным методом можно подвесить в воздухе каплю дистиллированной воды. Конечно, для левитирования таких тяжелых объектов, как поезда, например, этой силы недостаточно. Для того чтобы получить достаточное отталкивание на основе диамагнетизма, необходимо использовать еще один эффект: способность некоторых веществ становиться идеальными электрическими проводниками при сверхнизких температурах.