De ce funcționează mai bine magneții când sunt reci?

Creșterea eficienței magneților, indiferent dacă sunt magneți supraconductori artificiali sau bucăți de fier, se poate realiza modificând temperatura materialului sau dispozitivului. Înțelegerea mecanicii fluxului de electroni și a interacțiunii electromagnetice permite oamenilor de știință și ingineri să creeze acești magneți puternici. Fără capacitatea de a îmbunătăți câmpurile magnetice prin scăderea temperaturii, magneții benefici de mare putere, cum ar fi cei utilizați în mașinile RMN, nu ar mai fi la îndemână.

Parametrul care descrie o sarcină în mișcare se numește curent. Un câmp magnetic este generat atunci când un curent se deplasează printr-un material. Creșterea curentului generează un câmp magnetic mai puternic. Pentru majoritatea materialelor, particula încărcată în mișcare este electronul. În cazul unor magneți, cum ar fi magneții permanenți, acele mișcări sunt foarte mici și apar în interiorul atomilor materialului. La electro-magneți, mișcarea are loc atunci când electronii se deplasează printr-o bobină de sârmă.

Creșterea fie a sarcinii particulei, fie a vitezei cu care se mișcă crește curentul. Nu se poate face mult pentru a crește sau a reduce sarcina electronului - valoarea sa este constantă. Totuși, ceea ce se poate face este creșterea vitezei cu care se deplasează electronul și acest lucru poate fi realizat prin scăderea rezistenței.

Rezistența, așa cum sugerează cuvântul, împiedică fluxul de curent. Fiecare material are propria sa valoare de rezistență. De exemplu, cuprul este utilizat pentru cablarea electrică, deoarece are o rezistență foarte mică, în timp ce un bloc de lemn are o rezistență foarte mare și face un conductor slab. Cel mai simplu mod de a schimba rezistența unui material este de a modifica temperatura acestuia.

Rezistența depinde direct de temperatură - cu cât temperatura materialului este mai mică, cu atât rezistența este mai mică. Acest efect crește curentul și, prin urmare, puterea câmpului magnetic. Scăderea temperaturii materialelor conductoare este cel mai simplu și mai eficient mod de a realiza magneții puternici folosiți astăzi.

Unele materiale au temperaturi la care rezistența scade aproape la zero. Acest lucru face ca curentul să fie aproape exact proporțional cu tensiunea și creează câmpuri magnetice foarte puternice. Aceste materiale sunt cunoscute sub numele de supraconductori. Conform Physics for Scientist and Engineers, lista cunoscută a acestor materiale se numără în mii. Pe baza acestui principiu, laboratorul de câmp magnetic înalt de la Universitatea Radboud din Nijmegen, Olanda, operează un magnet atât de puternic încât obiecte în mod normal nemagnetice, cum ar fi o broască, pot fi levitate într-un magnet camp.