Τι είναι ένας υπεραγωγικός μαγνήτης;

Ένας υπεραγωγικός μαγνήτης είναι ένα ηλεκτρομαγνήτη όπου τα πηνία είναι κατασκευασμένα από υπεραγωγέα τύπου II.Μπορεί εύκολα να δημιουργήσει σταθερά μαγνητικά πεδία 100.000 Oersted (8.000.000 αμπέρ ανά μέτρο).Παράγουν ισχυρότερα μαγνητικά πεδία από τα τυπικά ηλεκτρομαγνήτες σιδήρου-πυρήνα και κοστίζουν λιγότερο για να λειτουργούν.

Για να κατανοήσουμε τι είναι ένας υπεραγωγικός μαγνήτης, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε λίγο για την υπεραγωγικότητα.Όταν ορισμένα μέταλλα και κεραμικά ψύχονται από μια σειρά βαθμών κοντά στο απόλυτο μηδέν, χάνουν την ηλεκτρική τους αντίσταση.Αυτή η θερμοκρασία ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία (TC) και είναι διαφορετική για κάθε υλικό.Όταν δεν υπάρχει ηλεκτρική αντίσταση, τα ηλεκτρόνια μπορούν να περιπλανηθούν ελεύθερα σε όλο το υλικό.Το στοιχείο μπορεί να κρατήσει μεγάλες ποσότητες ρεύματος για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς να χάσει ενέργεια ως θερμότητα.Αυτή η ικανότητα να κρατάει ένα ακραίο ηλεκτρικό φορτίο ονομάζεται υπεραγωγιμότητα.

Τα περισσότερα μέταλλα έχουν ένα υφαντό είδος ατομικής δομής.Τα ηλεκτρόνια τους κρατούνται χαλαρά, έτσι ώστε να μπορούν να κινούνται εύκολα μέσα και έξω από το υφαντό μοτίβο.Καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται, συγκρούονται με άτομα και χάνουν ενέργεια με τη μορφή θερμότητας.Τα μέταλλα είναι σε θέση να θερμαίνουν και να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια πολύ καλά εξαιτίας αυτού.Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα γλάστρες και τα τηγάνια και τα πράγματα όπως οι φούρνοι τοστιέρα είναι κατασκευασμένα από μέταλλο.

Σε ένα υπεραγωγό, τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε ζεύγη και μετακινούνται μεταξύ των ατόμων, αντί να συγκρουστούν μαζί τους.Καθώς ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο κινείται αν και η ύφανση με θετικά φορτισμένα άτομα, τραβάει αυτά τα θετικά άτομα.Ένα άλλο ηλεκτρόνιο τραβήχτηκε προς την αντίσταση και ζεύγει με το αρχικό ηλεκτρόνιο.Εξακολουθούν να σπάζουν συνεχώς και να ενώνονται με άλλα ηλεκτρόνια, αλλά με ελάχιστη ή καθόλου αντίσταση.Για το λόγο αυτό, δεν χάνουν θερμότητα και ενέργεια όπως το πρότυπο μέταλλο. Οι υπεραγωγοί τύπου II είναι το είδος που χρησιμοποιείται στα πηνία ενός υπεραγωγικού μαγνήτη.Ένας υπεραγωγός τύπου II φτάνει στο TC σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τους υπεραγωγούς τύπου Ι.Έχουν μια σταδιακή μετάβαση από την υπεραγωγική στην κανονική τους κατάσταση μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο.Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά τους επιτρέπουν να διεξάγουν υψηλότερα ρεύματα από τον τύπο Ι.

Ένας υπεραγωγικός μαγνήτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μαγνητική εκτίμηση.Στο φαινόμενο του Meissner, τοποθετείται ένας υπεραγωγικός δίσκος κάτω από έναν μαγνήτη και ψύχεται χρησιμοποιώντας υγρό άζωτο.Ο υπεραγωγός είναι ανοικτός για να δεχτεί ένα φορτίο επειδή ψύχεται, ο μαγνήτης προκαλεί ένα ρεύμα και επομένως μαγνητικό πεδίο στο υπεραγωγό και ο μαγνήτης αρχίζει να επιπλέει πάνω από αυτό το πεδίο. Η έρευνα είναι στα έργα για να χρησιμοποιήσει έναν υπεραγωγικό μαγνήτη για έναΛευκτικό σύστημα τρένων.Θεωρείται επίσης για τη δημιουργία μικρών αλλά ισχυρών μαγνητών που χρησιμοποιούνται για απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI).Τα μακροπρόθεσμα σχέδια περιλαμβάνουν την ανακάλυψη υλικών που μπορούν να παράγουν υπεραγωγιμότητα χωρίς κατάψυξη.Εάν ανακαλυφθεί αυτό το υλικό, θα αλλάξει το μέλλον πολλών τομέων, συμπεριλαμβανομένης της μεταφοράς και της παραγωγής ενέργειας.