Innehåll
Att öka effektiviteten hos magneter, oavsett om de är konstgjorda superledande magneter eller järnstycken, kan åstadkommas genom att ändra temperaturen på materialet eller anordningen. Att förstå mekanismerna för elektronflöde och elektromagnetisk interaktion gör det möjligt för forskare och ingenjörer att skapa dessa kraftfulla magneter. Utan förmågan att förbättra magnetfält genom att sänka temperaturen skulle fördelaktiga högeffektmagneter, som de som används i MRI-maskiner, vara utom räckhåll.
Nuvarande
Parametern som beskriver en rörlig laddning kallas aktuell. Ett magnetfält genereras när en ström rör sig genom ett material. Att öka strömmen genererar ett kraftfullare magnetfält. För majoriteten av materialen är den laddade partikeln i rörelse elektronen. När det gäller vissa magneter, såsom permanentmagneter, är dessa rörelser mycket små och uppträder i materialets atomer. I elektromagneter sker rörelsen när elektroner rör sig genom en trådspole.
Ökande ström
Att öka antingen partikelladdningen eller hastigheten med vilken den rör sig ökar strömmen. Det går inte att göra mycket för att öka eller minska elektronerna - dess värde är konstant. Det som emellertid kan göras är att öka hastigheten med vilken elektronen rör sig, och det kan åstadkommas genom att sänka motståndet.
Motstånd
Motstånd, precis som ordet antyder, hindrar strömmen. Varje material har sitt eget motståndsvärde. Exempelvis används koppar för elektriska ledningar eftersom det har ett mycket lågt motstånd, medan ett träblock har en mycket hög motstånd och gör en dålig ledare. Det enklaste sättet att ändra materialets motstånd är att ändra dess temperatur.
Temperatur
Motstånd beror direkt på temperaturen - ju lägre materialets temperatur, desto lägre är motståndet. Denna effekt ökar strömmen och därför styrka magnetfältet. Att sänka temperaturen på ledande material är det enklaste och mest effektiva sättet att göra de kraftfulla magneter som används idag.
supra~~POS=TRUNC
Vissa material har temperaturer där motståndet sjunker nästan till noll. Detta gör strömmen nästan exakt proportionell mot spänningen och skapar mycket starka magnetfält. Dessa material är kända som superledare. Enligt Physics for Scientist and Engineers är den kända listan över dessa material i tusentals. Baserat på denna princip driver High Magnetic Field Laboratory vid Radboud University i Nijmegen, Nederländerna, en magnet som är så kraftfull att normalt icke-magnetiska föremål, såsom en groda, kan leviteras i ett magnetfält.