Mengapa Magnet Bekerja Lebih Baik Saat Dingin?

Meningkatkan efisiensi magnet, apakah itu magnet superkonduktor buatan manusia atau potongan besi, dapat dicapai dengan mengubah suhu bahan atau perangkat. Memahami mekanisme aliran elektron dan interaksi elektromagnetik memungkinkan para ilmuwan dan insinyur untuk menciptakan magnet yang kuat ini. Tanpa kemampuan untuk meningkatkan medan magnet dengan menurunkan suhu, magnet berdaya tinggi yang bermanfaat, seperti yang digunakan pada mesin MRI, tidak akan terjangkau.

Parameter yang menggambarkan muatan yang bergerak disebut arus. Medan magnet dihasilkan ketika arus bergerak melalui suatu bahan. Meningkatkan arus menghasilkan medan magnet yang lebih kuat. Untuk sebagian besar bahan, partikel bermuatan yang bergerak adalah elektron. Dalam kasus beberapa magnet, seperti magnet permanen, gerakan tersebut sangat kecil dan terjadi di dalam atom bahan. Dalam elektromagnet, gerakan terjadi ketika elektron bergerak melalui kumparan kawat.

Meningkatkan baik muatan partikel atau kecepatan pergerakannya meningkatkan arus. Tidak banyak yang dapat dilakukan untuk menambah atau mengurangi muatan elektron--nilainya konstan. Apa yang dapat dilakukan, bagaimanapun, adalah meningkatkan kecepatan perjalanan elektron, dan itu dapat dicapai dengan menurunkan resistansi.

Perlawanan, seperti kata itu menyiratkan, menghambat aliran arus. Setiap bahan memiliki nilai resistansinya masing-masing. Misalnya, tembaga digunakan untuk kabel listrik karena memiliki resistansi yang sangat rendah, sedangkan balok kayu memiliki resistansi yang sangat tinggi dan merupakan konduktor yang buruk. Cara termudah untuk mengubah resistansi suatu material adalah dengan mengubah suhunya.

Resistansi tergantung langsung pada suhu - semakin rendah suhu material, semakin rendah resistansi. Efek ini meningkatkan arus dan oleh karena itu kekuatan medan magnet. Menurunkan suhu bahan konduktor adalah cara termudah dan paling efektif untuk membuat magnet kuat yang digunakan saat ini.

Beberapa bahan memiliki suhu di mana resistansi turun hampir ke nol. Hal ini membuat arus hampir persis sebanding dengan tegangan dan menciptakan medan magnet yang sangat kuat. Bahan-bahan ini dikenal sebagai superkonduktor. Menurut Fisika untuk Ilmuwan dan Insinyur, daftar yang diketahui dari bahan-bahan ini berjumlah ribuan. Berdasarkan prinsip ini, Laboratorium Medan Magnet Tinggi di Universitas Radboud di Nijmegen, Belanda, mengoperasikan magnet yang sangat kuat sehingga benda yang biasanya nonmagnetik, seperti katak, dapat diangkat dalam medan magnet. bidang.