Hoe zweeft een zweeftrein?

De zweeftrein is een klassieker voor spreekbeurten en werkstukken, en bijna elke uitleg begint met twee magneten die elkaar afstoten. Zo is nog nooit een echte trein gaan zweven. Hieronder lees je hoe de systemen werken die wel rijden, en hoe je met een paar ferrietmagneten zelf een zweeftreintje bouwt dat het principe laat zien.

Waarom twee magneten die elkaar afstoten geen trein dragen

Leg een magneet op tafel en houd er een tweede boven met dezelfde pool naar beneden. Je voelt hem omhoog duwen, maar hoe precies je hem ook neerzet, bij loslaten schuift hij opzij of klapt hij om en klikt vast. De Britse wiskundige Samuel Earnshaw bewees in 1842 dat er met vaste magneten alleen geen positie bestaat waarin iets stabiel blijft zweven.

In kunnen magneten elkaar laten zweven staan de vier uitwegen die er wel zijn. De Transrapid gebruikt er één van: elektronische regeling. De Japanse SCMaglev en de Inductrack zweven op stromen die de trein door zijn eigen beweging opwekt. Die stromen gedragen zich als een sterk diamagnetisch materiaal, en daarop is de stelling van Earnshaw niet van toepassing.

Transrapid: omhoog trekken en bijregelen

De Transrapid is in Duitsland ontwikkeld. De trein grijpt als een klem om een betonnen baan heen. Onder de rand van die baan zit een stalen rail, en elektromagneten aan de trein trekken zich daar van onderaf naartoe. Zo wordt de trein opgetild. Zonder bijsturing zou de magneet tegen de rail aanklappen, en daarom meet de elektronica de afstand 100.000 keer per seconde en regelt de stroom bij, zodat er steeds ongeveer 10 mm lucht tussen blijft. Omdat de magneten zelf trekken, zweeft de Transrapid ook als hij stilstaat. De voortstuwing zit in de baan zelf: een lineaire elektromotor die de trein als het ware meetrekt.

De enige lijn voor reizigers loopt in Shanghai, 30,5 km van het metronet naar Pudong Airport, met dienstregeling sinds 2004. Hij reed jarenlang 431 km/h; tegenwoordig is de topsnelheid 300 km/h. In Duitsland zelf kwam er nooit een lijn. Op de testbaan in het Emsland botste een trein in 2006 op een onderhoudsvoertuig, en in 2011 ging die baan dicht.

SCMaglev: zweven op opgewekte stromen

De Japanse SCMaglev heeft voor het zweven geen regeling nodig. De trein heeft supergeleidende magneten, gekoeld tot een paar graden boven het absolute nulpunt, en rijdt in een U-vormige goot met spoelen in de wanden. Zolang de trein stilstaat, gebeurt er niets. Komt hij in beweging, dan wekken de magneten stromen op in die spoelen, en het veld van die stromen duwt de trein omhoog en houdt hem in het midden. Je kunt dat effect thuis zien met de koperen buis uit proefjes met magneten: een sterke magneet zakt daar traag doorheen, afgeremd door de stromen die hij zelf in het koper opwekt.

Pas boven ongeveer 150 km/h is die kracht groot genoeg; daaronder rijdt de trein op rubberen wielen. In de lucht zweeft hij zo'n 10 cm boven de baan, tien keer zoveel als de Transrapid. Op 21 april 2015 haalde een SCMaglev op de testbaan in Yamanashi 603 km/h, nog altijd het wereldrecord voor treinen. De lijn tussen Tokio en Nagoya is in aanbouw en gaat naar verwachting niet voor 2034 open.

Inductrack: zweven op neodymium

Er bestaat ook een versie met gewone permanente magneten. Bij het Lawrence Livermore National Laboratory in de Verenigde Staten bedachten Richard Post en Dmitri Ryutov rond 2000 de Inductrack. De trein draagt rijen neodymium magneten in een Halbach-opstelling: de magneten zijn zo gekanteld dat het veld aan de onderkant sterk is en aan de bovenkant bijna nul. De baan bestaat uit kortgesloten koperlussen. Net als bij de SCMaglev zweeft de trein door stromen die zijn eigen beweging opwekt, maar hier al vanaf wandeltempo, en zonder koeling of stroom voor het zweven. Valt de aandrijving uit, dan remt de trein af en zakt hij op hulpwielen. Tot nu toe is Inductrack alleen op testbanen gebruikt.

Een flexibele koelkastmagneet werkt op een vergelijkbaar principe. Hij is in smalle stroken gemagnetiseerd, waardoor het veld vooral aan de plakkant zit.

Waarom er in Nederland geen zweeftrein rijdt

Plannen zijn er geweest. In november 2007 stelde het consortium Transrapid Nederland, met Siemens, ABN Amro, Ballast Nedam en BAM, een zweeftrein voor tussen Schiphol, Amsterdam en Lelystad, voor 2,2 miljard euro. Twee eerdere Nederlandse plannen waren toen al gesneuveld, en in dezelfde maand schrapte het kabinet de Zuiderzeelijn naar Groningen. Een zweeftrein kan niet over bestaand spoor doorrijden naar een gewoon station: elk station dat hij aandoet, vraagt een eigen baan en een eigen perron. Op afstanden van een paar tientallen kilometers levert de hogere snelheid te weinig tijd op om dat te betalen.

Zelf een zweeftreintje bouwen

Voor een spreekbeurt kun je het principe met ferrietmagneten laten zien. Je hebt een plankje van ongeveer 50 cm nodig, twee latjes als zijwanden, een stuk karton of schuim als wagentje, lijm of sterk dubbelzijdig tape, en twintig tot dertig ferriet blokmagneten: genoeg voor twee rijen over de lengte van het plankje, plus vier voor het wagentje.

1. Bepaal eerst van elke magneet welke kant noord is, en zet op alle magneten een stip op dezelfde pool. Een kompas of een andere magneet helpt daarbij.
2. Zet twee rijen magneten op het plankje vast, allemaal met de stip naar boven. Naast elkaar stoten ze elkaar af en willen ze omklappen, dus laat de lijm goed drogen voordat je verdergaat.
3. Plak onder het wagentje vier magneten met de stip naar beneden, op dezelfde afstand als de twee rijen.
4. Zet het wagentje op de baan zonder zijwanden: het klapt om of schiet eraf. Dat is de stelling van Earnshaw.
5. Schroef of lijm de latjes langs de baan, zodat het wagentje niet opzij kan. Nu zweeft het een paar millimeter en glijdt het met een duwtje bijna zonder wrijving over de baan.

De zijwanden doen wat bij de Transrapid de regeling doet: ze vangen de richting op waarin het zweven instabiel is. Neodymium heb je hiervoor niet nodig. Het maakt het bouwen lastiger, want losse neodymium magneten schieten naar elkaar toe en breken, en ferriet is ruim sterk genoeg voor een lichte wagon.

De elektromagneten van de Transrapid kun je er los naast laten zien: een elektromagneet van een spijker en een batterij trekt paperclips aan zolang de stroom loopt, en laat ze vallen zodra je de draad losmaakt.

Dit artikel hoort bij het onderwerp: Magnetisme & fysica

Laatst bijgewerkt: 15 oktober 2026