Cos'è un magnete superconduttore?
Un magnete superconduttore è un elettromagnete in cui le bobine sono realizzate in un superconduttore di tipo II.Può facilmente creare campi magnetici costanti di 100.000 Oersted (8.000.000 di ampere per metro).Producono campi magnetici più forti rispetto agli elettromagneti standard di ferro e costano meno per funzionare.
Per capire cos'è un magnete superconduttore, è importante sapere un po 'di superconduttività.Quando alcuni metalli e ceramiche vengono raffreddati da una gamma di gradi vicino allo zero assoluto, perdono la resistenza elettrica.Questa temperatura è chiamata temperatura critica (TC) ed è diversa per ciascun materiale.Quando non c'è resistenza elettrica, gli elettroni possono vagare liberamente in tutto il materiale.L'elemento può contenere grandi quantità di corrente per lunghi periodi di tempo senza perdere energia come calore.Questa capacità di contenere una carica elettrica estrema si chiama superconduttività.
La maggior parte dei metalli ha una sorta di struttura atomica intrecciata.I loro elettroni sono tenuti liberamente, in modo che possano muoversi facilmente dentro e fuori dallo motivo tessuto.Mentre gli elettroni si muovono, si scontrano con gli atomi e perdono energia sotto forma di calore.I metalli sono in grado di riscaldare e condurre l'elettricità molto bene per questo.Questo è il motivo per cui vasi e padelle e cose come i forni per tostapane sono costruiti in metallo.
In un superconduttore, gli elettroni viaggiano in coppia e si muovono tra gli atomi, invece di scontrarsi con loro.Mentre un elettrone caricato negativamente si muove attraverso la trama con atomi caricati positivamente, attira quegli atomi positivi.Un altro elettrone è disegnato verso la resistenza e si accoppia con l'elettrone originale.Si liberano costantemente e si uniscono ad altri elettroni, ma con poca o nessuna resistenza.Per questo motivo, non perdono calore ed energia come il metallo standard.
I superconduttori di tipo II sono il tipo usato nelle bobine di un magnete superconduttore.Un superconduttore di tipo II raggiunge TC a una temperatura inferiore rispetto ai superconduttori di tipo I.Hanno una transizione graduale dal superconduttore al loro stato normale all'interno di un campo magnetico.Queste due caratteristiche consentono loro di condurre correnti più elevate rispetto al tipo I.
Un magnete superconduttore può essere utilizzato per la levitazione magnetica.Nell'effetto Meissner, un disco superconduttivo viene posizionato sotto un magnete e raffreddato con azoto liquido.Il superconduttore è aperto ad accettare una carica perché è raffreddato, il magnete induce una corrente e quindi un campo magnetico nel superconduttore e il magnete inizia a galleggiare su quel campo.
La ricerca è in lavorazione per utilizzare un magnete superconduttore per unSistema ferroviario di levitazione.È anche considerato per creare piccoli ma potenti magneti in uso per la risonanza magnetica (MRI).I piani a lungo termine includono la scoperta di materiali che possono produrre superconduttività senza congelamento.Se questo materiale viene scoperto, cambierà il futuro di molti campi tra cui i trasporti e la produzione di energia.