Zwiększenie wydajności magnesów, niezależnie od tego, czy są to wykonane przez człowieka magnesy nadprzewodzące, czy kawałki żelaza, można osiągnąć poprzez zmianę temperatury materiału lub urządzenia. Zrozumienie mechaniki przepływu elektronów i interakcji elektromagnetycznych pozwala naukowcom i inżynierom tworzyć te potężne magnesy. Bez możliwości poprawy pól magnetycznych poprzez obniżenie temperatury korzystne magnesy o dużej mocy, takie jak te stosowane w aparatach do rezonansu magnetycznego, byłyby poza zasięgiem.
obecny
Parametr opisujący poruszający się ładunek nazywa się prądem. Pole magnetyczne jest generowane, gdy prąd przepływa przez materiał. Zwiększenie prądu generuje silniejsze pole magnetyczne. W przypadku większości materiałów naładowaną cząstką w ruchu jest elektron. W przypadku niektórych magnesów, takich jak magnesy trwałe, ruchy te są bardzo małe i zachodzą wewnątrz atomów materiału. W elektromagnesach ruch następuje, gdy elektrony przemieszczają się przez cewkę drutu.
Zwiększanie prądu
Zwiększenie ładunku cząstki lub prędkości, z jaką się porusza, zwiększa prąd. Niewiele można zrobić, aby zwiększyć lub zmniejszyć ładunek elektronu – jego wartość jest stała. Można jednak zwiększyć prędkość przemieszczania się elektronu, co można osiągnąć poprzez zmniejszenie oporu.
Odporność
Opór, jak sugeruje to słowo, utrudnia przepływ prądu. Każdy materiał ma swoją własną wartość wytrzymałości. Na przykład do przewodów elektrycznych stosuje się miedź, ponieważ ma bardzo niską rezystancję, podczas gdy drewniany blok ma bardzo wysoką rezystancję i jest słabym przewodnikiem. Najłatwiejszym sposobem zmiany rezystancji materiału jest zmiana jego temperatury.
Temperatura
Rezystancja zależy bezpośrednio od temperatury – im niższa temperatura materiału, tym niższa rezystancja. Efekt ten zwiększa prąd, a tym samym siłę pola magnetycznego. Obniżenie temperatury materiałów przewodzących to najłatwiejszy i najskuteczniejszy sposób wytwarzania używanych dzisiaj potężnych magnesów.
Nadprzewodniki
Niektóre materiały mają temperatury, w których rezystancja spada prawie do zera. To sprawia, że prąd jest prawie dokładnie proporcjonalny do napięcia i wytwarza bardzo silne pola magnetyczne. Materiały te znane są jako nadprzewodniki. Według Physics for Scientist and Engineers znana lista tych materiałów liczy tysiące. Opierając się na tej zasadzie, Laboratorium Silnego Pola Magnetycznego na Uniwersytecie Radboud w Nijmegen, Holandia, działa na magnes, który jest tak silny, że normalnie niemagnetyczne przedmioty, takie jak żaba, mogą lewitować w magnetycznym pole.