Sisältö
Magneettien hyötysuhteen parantaminen voidaan saavuttaa muuttamalla materiaalin tai laitteen lämpötilaa riippumatta siitä ovatko ne ihmisen luomia suprajohtavia magneetteja tai rautapalasia. Elektronivirtauksen ja sähkömagneettisen vuorovaikutuksen mekaniikan ymmärtäminen antaa tutkijoille ja insinöörille mahdollisuuden luoda nämä voimakkaat magneetit. Ilman kykyä parantaa magneettikenttiä alentamalla lämpötilaa, hyödylliset suuritehoiset magneetit, kuten sellaiset, joita käytetään MRI-koneissa, olisivat ulottumattomissa.
nykyinen
Liikkuvaa varausta kuvaavaa parametria kutsutaan nykyiseksi. Magneettikenttä syntyy, kun virta kulkee materiaalin läpi. Virran lisääminen tuottaa tehokkaamman magneettikentän. Suurimmassa osassa materiaaleja liikkeessä oleva varautunut hiukkanen on elektroni. Joidenkin magneettien, kuten kestomagneettien, tapauksessa nämä liikkeet ovat hyvin pieniä ja tapahtuvat materiaalin atomien sisällä. Sähkömagneeteissa liike tapahtuu, kun elektronit kulkevat lankakelan läpi.
Kasvava virta
Joko hiukkasen varauksen tai liikkumisen nopeuden lisääminen lisää virtaa. Elektronien varauksen lisäämiseksi tai vähentämiseksi ei voida tehdä paljon - sen arvo on vakio. Mitä voidaan kuitenkin tehdä, kasvattaa nopeutta, jolla elektroni kulkee, ja se voidaan saavuttaa alentamalla vastusta.
vastus
Resistanssi, kuten sana viittaa, estää virran virtausta. Jokaisella materiaalilla on oma vastusarvo. Esimerkiksi kuparia käytetään sähköjohdotuksiin, koska sen vastus on erittäin pieni, kun taas puupalkilla on erittäin korkea vastus ja se tekee heikosta johtimesta. Helpoin tapa muuttaa materiaalin vastustusta on muuttaa sen lämpötilaa.
Lämpötila
Kestävyys riippuu suoraan lämpötilasta - mitä matalampi on materiaalin lämpötila, sitä matalampi on vastus. Tämä vaikutus lisää virtaa ja siten magneettikentän voimakkuutta. Johtavien materiaalien lämpötilan alentaminen on helpoin ja tehokkain tapa valmistaa nykyään tehokkaita magneetteja.
suprajohteet
Joillakin materiaaleilla on lämpötilat, joissa vastus laskee lähes nollaan. Tämä tekee virrasta lähes tarkalleen verrannollinen jännitteeseen ja luo erittäin voimakkaita magneettikenttiä. Nämä materiaalit tunnetaan suprajohteina. Fysiikan tutkijoille ja insinööreille mukaan tunnettu materiaaliluettelo on tuhansina. Tämän periaatteen perusteella Alankomaissa, Nijmegenissä, Radboudin yliopistossa sijaitsevassa korkeamagneettisessa kenttälaboratoriossa käytetään niin voimakasta magneettia, että normaalisti ei-magneettiset esineet, kuten sammakko, voidaan vapauttaa magneettikentässä.