Расчеты' показывают, что на создание магнитного поля, которое удерживало бы на весу движущийся железнодорожный вагон (представьте себе эту грандиозную картину!), нужно затратить мощность всего 60 Вт, т.е. такую же, какую потребляет одна не слишком яркая электрическая лампочка. В этом нет ничего удивительного, ведь силы поля, удерживающие вагон на весу, направлены снизу вверх. Но в этом направлении вагон не движется. А если не движется, значит, магнитное поле не совершает никакой работы. Не совершает работы — не нужны затраты энергии. Еще раз обратим ваше внимание, ведь это так интересно: железнодорожный вагон несется вперед, ничего не касаясь! И при этом теоретически не требуется никаких затрат энергии. Не надо даже периодически менять стершиеся подшипники у колес, которых нет, или обновлять смазку. Затраты энергии нужны лишь на трогание и торможение и, конечно, на компенсацию потерь (на тепло) в проводах, подводящих электрический ток.
Но как же так — никаких затрат? А 60 Вт? Они тратятся лишь на поддержание вагона в вертикальном положении. Тут мы сталкиваемся с одним примечательным свойством, которым обладают и магнитное поле, и электрическое, и вообще все поля, у которых сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния. Заключается оно в том, что, как система, составленная из одних электрических зарядов, так и система, составленная из одних проводников с током, оказывается неустойчивой. Если взять только электрические заряды, положительные и отрицательные, то невозможно найти такую их конфигурацию — взаимное расположение, при котором они оказались бы в равновесии. Как ни располагай такие заряды, стоит предоставить их самим себе, они тут же придут в движение. Оно закончится лишь тогда, когда заряды либо соберутся все вместе, либо разлетятся на бесконечные расстояния друг от друга. То же самое справедливо и для магнитного поля. Вы можете легко убедиться в этом, взяв два постоянных магнита и стальной шарик. Сколько бы вы ни мучились, вам не удастся найти такое положение, чтобы шарик оставался неподвижным между двумя магнитами. Он обязательно в конце концов притянется к одному из них, и его дальнейшее движение прекратится за счет чисто механического контакта.
Подвесить вагон только с помощью системы постоянных магнитов, какими бы мощными эти магниты ни были, невозможно. Он обязательно или упадет, или притянется к одному из магнитов, а тогда возникнет механическое соприкосновение и, конечно, трение. Но вагоны на магнитной подвеске существуют! И уже сегодня перевозят людей и грузы. Делается вот так. Вагон снабжают специальным прибором — датчиком, который измеряет высоту расположения вагона. Измеряет очень точно, с ошибкой, не превышающей доли миллиметра. Сигнал от датчика управляет силой электрического тока, образующего магнитное поле подвески.
Стоит вагону чуточку опуститься, немедленно подается сигнал — магнитное поле усиливается и вагон подтягивается вверх. Наоборот, стоит вагону чуточку подняться, снова сигнал — поле ослабляется и вагон опускается. Все это, вместе взятое, называется следящей системой, а в результате вагон остается подвешенным и лишь слегка подрагивает: вверх-вниз-вверх-вниз. На эти-то подрагивания и затрачиваются работа, а следовательно, и энергия — те самые 60 Вт. Как тут снова не вспомнить штангиста. У него все происходило точно так же.
Вроде бы напрашивается вывод, что постоянное магнитное поле не совершает и не может совершить работу, а вот переменное... Но не станем торопиться. Рассмотрим еще одно интересное свойство, в данном случае касающееся одновременно и электрического и магнитного полей. Сначала немного теории. Пусть где-то в пространстве имеются два постоянных поля: электрическое, например между пластинами заряженного конденсатора, и магнитное, например между полюсами подковообразного постоянного магнита. Магнит и конденсатор расположены таким образом, что напряженность электрического поля повсюду направлена перпендикулярно магнитной индукции.
Что показывает теоретический анализ? В пространстве, занятом такими полями, равномерно распределено количество движения. Каждый кубический сантиметр такого пространства обладает количеством движения, величина которого пропорциональна произведению напряженности электрического поля и магнитной индукции. Направлено это количество движения опять-таки поперек, т. е. перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции.
