जब वे ठंडे होते हैं तो चुंबक बेहतर काम क्यों करते हैं?

मैग्नेट की दक्षता में वृद्धि, चाहे वे मानव निर्मित सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट हों या लोहे के टुकड़े, सामग्री या उपकरण के तापमान को बदलकर पूरा किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन प्रवाह और विद्युत चुम्बकीय संपर्क के यांत्रिकी को समझना वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को इन शक्तिशाली चुम्बकों को बनाने की अनुमति देता है। तापमान कम करके चुंबकीय क्षेत्र में सुधार करने की क्षमता के बिना, लाभकारी उच्च-शक्ति वाले मैग्नेट, जैसे कि एमआरआई मशीनों में उपयोग किए जाने वाले, पहुंच से बाहर होंगे।

एक गतिमान आवेश का वर्णन करने वाले पैरामीटर को करंट कहा जाता है। जब किसी पदार्थ में करंट प्रवाहित होता है तो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। करंट बढ़ाने से अधिक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। अधिकांश सामग्रियों के लिए, गति में आवेशित कण इलेक्ट्रॉन होता है। कुछ चुम्बकों के मामले में, जैसे कि स्थायी चुम्बक, वे गतियाँ बहुत छोटी होती हैं और सामग्री के परमाणुओं के भीतर होती हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट में, गति तब होती है जब इलेक्ट्रॉन तार के तार के माध्यम से यात्रा करते हैं।

या तो कण का आवेश बढ़ने से या जिस गति से वह गति कर रहा है धारा में वृद्धि करता है। इलेक्ट्रॉन के आवेश को बढ़ाने या घटाने के लिए बहुत कुछ नहीं किया जा सकता - इसका मान स्थिर रहता है। हालाँकि, क्या किया जा सकता है, जिस गति से इलेक्ट्रॉन यात्रा करता है, और वह प्रतिरोध को कम करके पूरा किया जा सकता है।

प्रतिरोध, जैसा कि शब्द का तात्पर्य है, धारा के प्रवाह को बाधित करता है। प्रत्येक सामग्री का अपना प्रतिरोध मूल्य होता है। उदाहरण के लिए, तांबे का उपयोग विद्युत तारों के लिए किया जाता है क्योंकि इसमें बहुत कम प्रतिरोध होता है, जबकि लकड़ी के एक खंड का प्रतिरोध बहुत अधिक होता है और यह एक खराब कंडक्टर बनाता है। किसी पदार्थ के प्रतिरोध को बदलने का सबसे आसान तरीका उसके तापमान को बदलना है।

प्रतिरोध सीधे तापमान पर निर्भर करता है - सामग्री का तापमान जितना कम होगा, प्रतिरोध उतना ही कम होगा। यह प्रभाव करंट को बढ़ाता है और इसलिए चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को बढ़ाता है। आज इस्तेमाल होने वाले शक्तिशाली चुम्बकों को बनाने के लिए सामग्री के संचालन का तापमान कम करना सबसे आसान और सबसे प्रभावी तरीका है।

कुछ सामग्रियों में तापमान होता है जिस पर प्रतिरोध लगभग शून्य हो जाता है। यह करंट को वोल्टेज के लगभग समानुपाती बनाता है और बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इन सामग्रियों को सुपरकंडक्टर्स के रूप में जाना जाता है। फिजिक्स फॉर साइंटिस्ट एंड इंजीनियर्स के अनुसार, इन सामग्रियों की ज्ञात सूची हजारों में है। इस सिद्धांत के आधार पर, नीदरलैंड के निजमेजेन में रेडबौड विश्वविद्यालय में उच्च चुंबकीय क्षेत्र प्रयोगशाला, एक चुंबक संचालित करता है जो इतना शक्तिशाली होता है कि आम तौर पर गैर-चुंबकीय वस्तुएं, जैसे कि मेंढक, चुंबकीय में ले जाया जा सकता है मैदान।