Как металл «чувствует» магнитное поле
Когда металлическая пластина движется рядом с магнитами, магнитное поле через разные участки металла меняется. Если металл проводит электричество, внутри него возникают замкнутые электрические токи — их называют вихревыми. Они текут по небольшим круговым путям, словно в пластине появляются невидимые электрические водовороты.
Эти токи создают собственное магнитное поле. По правилу Ленца оно противодействует изменению, которое его вызвало: в данном случае толкает пластину в сторону, мешающую её движению относительно магнитов. Реакция передаётся тележке, и та замедляется. Никакой детали не нужно зажимать колесо или цепляться за рельс.
Почему такой тормоз нужно рассчитывать
Торможение зависит от того, как быстро пластина проходит через магнитное поле, а также от силы поля, расстояния между магнитами и пластиной и формы самого узла. При более быстром движении вихревые токи обычно сильнее, поэтому сопротивление заметнее. Когда тележка замедляется, эффект ослабевает. Это важное отличие от тормоза, который просто прижимает колодку с заданной силой: поведение магнитного тормоза меняется вместе со скоростью.
Энергия движения при этом не исчезает: часть переходит в тепло в металле из-за электрического сопротивления пластины. Контактного трения в самом тормозном узле почти нет, поэтому там нечему стираться так, как стираются соприкасающиеся тормозные поверхности. Но это не отменяет необходимости учитывать нагрев, зазор и геометрию тормоза при проектировании.
В итоге тележку замедляет не захват, а сила, возникающая прямо в проводнике. Поэтому тормоз может действовать плавно и без механического зажима — пока металлическая пластина движется через магнитное поле.
