Zakaj magneti delujejo bolje, ko so hladni?

Povečanje izkoristka magnetov, ne glede na to, ali gre za umetno ustvarjene superprevodne magnete ali kose železa, lahko dosežemo s spreminjanjem temperature materiala ali naprave. Razumevanje mehanike pretoka elektronov in elektromagnetne interakcije omogoča znanstvenikom in inženirjem, da ustvarijo te močne magnete. Brez zmožnosti izboljšanja magnetnih polj z zniževanjem temperature bi bili koristni magneti velike moči, kot so tisti, ki se uporabljajo v MRI aparatih, nedosegljivi.

Parameter, ki opisuje gibljiv naboj, se imenuje tok. Magnetno polje nastane, ko se tok skozi material premika. Povečanje toka ustvarja močnejše magnetno polje. Za večino materialov je naelektren nasipni delec elektron. V primeru nekaterih magnetov, kot so trajni magneti, so ta gibanja zelo majhna in se pojavijo znotraj atomov materiala. Pri elektromagnetih se gibanje zgodi, ko elektroni potujejo skozi žično tuljavo.

Povečanje naboja delca ali hitrosti, s katero se premika, poveča tok. Za povečanje ali zmanjšanje naboja elektrona ni mogoče veliko storiti - njegova vrednost je konstantna. Kar pa lahko storimo, je povečanje hitrosti, s katero potuje elektron, kar lahko dosežemo z znižanjem upora.

Upor, tako kot navaja beseda, ovira tok toka. Vsak material ima svojo vrednost odpornosti. Na primer, baker se uporablja za električne napeljave, ker ima zelo majhno odpornost, medtem ko ima blok lesa zelo visoko odpornost in je slab prevodnik. Odpornost materiala najlažje spremenimo tako, da spremenimo njegovo temperaturo.

Odpornost je neposredno odvisna od temperature - nižja kot je temperatura materiala, manjša je odpornost. Ta učinek poveča tok in s tem moč magnetnega polja. Znižanje temperature prevodnih materialov je najlažji in najučinkovitejši način izdelave danes močnih magnetov.

Nekateri materiali imajo temperature, pri katerih upor pade skoraj na nič. Zaradi tega je tok skoraj popolnoma sorazmeren napetosti in ustvarja zelo močna magnetna polja. Ti materiali so znani kot superprevodniki. Po navedbah Physics for Scientist and Engineers znani seznam teh materialov šteje na tisoče. Na podlagi tega načela je Laboratorij za visoko magnetno polje na Univerzi Radboud v Nijmegnu na Nizozemskem upravlja magnet, ki je tako močan, da lahko običajno nemagnetni predmeti, kot je žaba, lebdijo v magnetnem polje.