A levitação magnética é o processo de suspender no ar algum objeto contra a ação da gravidade utilizando campos magnéticos de ímãs permanentes, elétricos ou supercondutores. O princípio é relativamente simples: quando alinhamos polos semelhantes de campos magnéticos (Sul com Sul, ou Norte com Norte), surge uma força magnética repulsiva entre os magnetos. Entretanto, a força magnética obtida nesses casos não possui módulo suficiente para levitar corpos de pesos muito grandes.
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Trens de levitação magnética – Maglev
Uma das aplicações mais interessantes da levitação magnética é a dos trens Maglev (do inglês, Magnetic levitation transport; em português: transporte de levitação magnética). Esse meio de transporte utiliza as propriedades da levitação magnética para flutuar alguns centímetros acima do chão. Eles não tocam os trilhos e, por isso, são capazes de atingir velocidades de até 600 km/h, uma vez que a única força dissipativa que atua sobre eles é a força de arrasto atmosférico.
A sustentação que mantém esses veículos no ar surge em virtude da repulsão entre campos magnéticos colocados em sentidos opostos e gerados por um trilho fixo de ímãs permanentes e ímãs supercondutores instalados abaixo dos trens. Fontes unicamente naturais de campos magnéticos, tais como ímãs permanentes ou ainda ímãs elétricos convencionais, não seriam capazes de produzir tamanha repulsão.
Assim, é necessário o uso dos mais modernos materiais supercondutores, conhecidos como supercondutores de alta temperatura (os primeiros supercondutores funcionavam em temperaturas muito mais baixas). Em baixíssimas temperaturas (-135 ºC), esses materiais cerâmicos, geralmente resfriados por Nitrogênio líquido, tornam-se capazes de conduzir grandes correntes elétricas. Além disso, um efeito quântico chamado de Efeito Meissner garante que o campo magnético em seu interior seja sempre nulo.
Um material supercondutor é capaz de levitar por causa do Efeito Meissner
Os ímãs supercondutores são instalados na superfície inferior dos Maglev. Quando há aproximação do trem em relação aos trilhos, o Efeito Meissner tende a anular o campo magnético externo no interior dos supercondutores, gerando um campo magnético no sentido oposto em consonância com a lei de indução eletromagnética de Faraday-Lenz. A propulsão e estabilização do trem também ficam por conta desses ímãs: campos magnéticos oscilantes são gerados para empurrar o trem na direção desejada. A grande vantagem no uso de ímãs supercondutores nesse caso é que essa corrente elétrica formada nos magnetos não se dissipa com o tempo, uma vez que esse tipo de material, em condições ideais, não oferece resistência à corrente elétrica.
Embora sejam meios de transporte bastante eficientes e consumam menos energia para sua levitação e propulsão do que em seu próprio sistema de refrigeração interno, a instalação e manutenção dos Maglev apresentam custos elevados, dificultando sua popularização. Atualmente, existem alguns Maglevs em operação espalhados por diversos países, como Japão, Alemanha, Singapura, China e Coreia do Sul.
Atualmente existem projetos para a construção de trens Maglev em túneis de baixa pressão. A densidade do ar no interior desses túneis, quase nula, pode aumentar a eficiência desse meio de transporte e fazê-lo atingir até 3200 km/h.
