Virka segulmótorar virkilega?
Hugmyndin um segulmótora hefur verið til í nokkuð langan tíma. Hugmyndin er einföld: að nýta kraft segla til að búa til snúningshreyfingu án þess að þurfa utanaðkomandi aflgjafa. Þetta hugtak gæti gjörbylt því hvernig við framleiðum orku, þar sem það gæti hugsanlega leitt til sjálfbærs orkukerfis. Hins vegar er spurningin enn: virka segulmótorar virkilega?
Vísindin á bak við segulhreyfla
Áður en við kafum ofan í spurninguna um hvort segulmótorar virki eða ekki, er mikilvægt að skilja vísindin á bak við þá. Í hjarta segulhreyfla er hugmyndin um segulsvið og segulkrafta. Segulsvið er svæði í geimnum þar sem segulmagnaður hlutur upplifir kraft. Þessi kraftur er þekktur sem Lorentz krafturinn og stafar af samspili segulsviðs og segulmagnsins í hlutnum.
Í tengslum við segulmótora notum við segulsvið til að örva hreyfingu. Segull á hreyfingu mun alltaf beita krafti á annan segul. Að auki, þegar tveir seglar eru færðir þétt saman, geta þeir framkallað fráhrindandi eða aðdráttarafl, allt eftir pólun þeirra. Með því að virkja þessa krafta er fræðilega hægt að búa til snúningshreyfingu.
Ein algengasta hönnunin fyrir segulmótora felur í sér að nota röð af snúnings seglum og kyrrstöðu seglum. Snúningsseglunum með gagnstæða pólun er raðað í hringlaga mynstur og kyrrstæðu seglunum er raðað til skiptis. Þegar snúningsseglarnir hafa samskipti við kyrrstæðu seglana mynda þeir fráhrindandi eða aðdráttarafl, sem veldur því að snúningsseglarnir snúast.
Þættir sem þarf að hafa í huga
Nú þegar við skiljum grunnvísindin á bak við segulhreyfla, skulum við íhuga nokkra af þeim þáttum sem þarf að taka með í reikninginn þegar ákvarðað er hvort þeir raunverulega virka.
Varðveisla orku
Eitt af grundvallarlögmálum eðlisfræðinnar er lögmálið um varðveislu orku. Þetta lögmál segir að ekki sé hægt að búa til eða eyða orku heldur aðeins hægt að flytja hana eða breyta úr einni mynd í aðra. Í samhengi við segulmótora þýðir þetta að orkan sem þarf til að búa til hreyfingu verður að koma einhvers staðar frá.
Ef segulmótor er sannarlega sjálfbær, þá verður hann að geta framleitt meiri orku en hann notar. Hins vegar stríðir þetta gegn lögum um varðveislu orku. Fullyrðingar eru um að sumir segulmótorar hafi tekist að ná þessu afreki, en hingað til eru engar vísindalegar sannanir sem styðja þessar fullyrðingar.
Núningur
Annar þáttur sem þarf að huga að er núningur. Núningur er kraftur sem verkar gegn hreyfingu og stafar af samspili tveggja hluta sem eru í snertingu. Þegar um segulmótor er að ræða mun alltaf vera núningur milli snúnings og kyrrstöðu segulsins.
Til þess að halda segulmótor í gangi verður kraftur segulmagnsins að vera sterkari en núningskrafturinn. Þetta þýðir að seglarnir verða að vera nógu öflugir til að sigrast á viðnáminu sem stafar af núningi.
Segulmagnaðir mettun
Segulmettun er fyrirbæri sem á sér stað þegar segulsvið nær hámarksstyrk sínum og er ekki lengur hægt að auka það. Í samhengi við segulmótora þýðir þetta að það eru takmörk fyrir því hversu sterkt segulsviðið getur verið og því hversu mikinn kraft er hægt að mynda.
Til þess að skapa snúningshreyfingu þarf að vera nægur kraftur til að sigrast á viðnáminu sem stafar af núningi. Ef segulsviðið verður mettað og ekki er hægt að auka það lengur, getur verið að það sé ekki nægur kraftur til að halda mótornum í gangi.
Niðurstaða
Svo, virka segulmótorar virkilega? Svarið er ekki eins einfalt og einfalt já eða nei. Þó að það sé fræðilega mögulegt fyrir segulhreyfla að skapa snúningshreyfingu, þá eru nokkrir þættir sem þarf að taka með í reikninginn til að þeir séu hagnýtir.
Á þessum tímapunkti eru engar vísindalegar sannanir sem styðja fullyrðingar um sjálfbæra segulmótora sem framleiða meiri orku en þeir eyða. Að auki eru kraftarnir sem myndast af segulsviðum háðir eðlisfræðilögmálum, svo sem núningi og segulmettun, sem getur takmarkað virkni þeirra.
Þó að segulmótorar gefi loforð um framtíð orkuframleiðslu, er þörf á frekari rannsóknum og þróun áður en þeir geta talist raunhæfur kostur í stórum stíl.
