Mis on ülijuhtiv magnet?

Ülijuhtmagnet on elektromagnet, mille poolid on valmistatud II tüüpi ülijuhist. See võib kergesti luua püsivaid magnetvälju 100,000 8,000,000 Oerstedi (XNUMX XNUMX XNUMX amprit meetri kohta). Need tekitavad tugevamaid magnetvälju kui tavalised raudsüdamikuga elektromagnetid ja nende kasutamine on odavam.
Selleks, et mõista, mis on ülijuhtiv magnet, on oluline teada veidi ülijuhtivuse kohta. Kui teatud metalle ja keraamikat jahutada absoluutse nulli lähedal asuvast kraadist, kaotavad nad oma elektritakistuse. Seda temperatuuri nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks (Tc) ja see on iga materjali puhul erinev. Kui elektritakistus puudub, võivad elektronid vabalt kogu materjalis ringi liikuda. Element suudab pikka aega hoida suures koguses voolu ilma energiat soojusena kaotamata. Seda võimet hoida äärmuslikku elektrilaengut nimetatakse ülijuhtivuseks.

Enamikul metallidel on kootud aatomstruktuur. Nende elektronid on lõdvalt hoitud, nii et nad saavad hõlpsasti kootud mustri sisse ja välja liikuda. Liikudes elektronid põrkuvad aatomitega ja kaotavad energiat soojuse kujul. Metallid suudavad tänu sellele väga hästi soojendada ja elektrit juhtida. Seetõttu on potid ja pannid ning sellised asjad nagu rösterahjud valmistatud metallist.

Ülijuhis liiguvad elektronid paarikaupa ja liiguvad aatomite vahel, selle asemel, et nendega kokku põrgata. Kui negatiivselt laetud elektron liigub läbi positiivselt laetud aatomitega koe, tõmbab see neid positiivseid aatomeid. Teine elektron tõmmatakse takistuse poole ja paaritub algse elektroniga. Nad murduvad pidevalt lahti ja ühinevad teiste elektronidega, kuid vähese või üldse mitte vastupanuga. Sel põhjusel ei kaota nad soojust ja energiat nagu tavaline metall.

II tüüpi ülijuhte kasutatakse ülijuhtivate magnetite mähistes. II tüüpi ülijuht jõuab Tc-ni madalamal temperatuuril kui I tüüpi ülijuhid. Neil on magnetväljas järkjärguline üleminek ülijuhtivusest normaalsesse olekusse. Need kaks omadust võimaldavad neil juhtida suuremat voolu kui I tüüpi.

Magnetlevitatsiooniks saab kasutada ülijuhtivat magnetit. Meissneri efektis asetatakse ülijuhtiv ketas magneti alla ja jahutatakse vedela lämmastikuga. Ülijuht on laengu vastuvõtmiseks avatud, kuna see jahutatakse, magnet indutseerib ülijuhis voolu ja seega ka magnetvälja ning magnet hakkab selle välja kohal hõljuma.

Käimas on uuringud ülijuhtiva magneti kasutamiseks leviteerivas rongisüsteemis. Samuti kaalutakse väikeste, kuid võimsate magnetite valmistamist, mida kasutatakse magnetresonantstomograafia (MRI) jaoks. Pikaajalised plaanid hõlmavad materjalide avastamist, mis suudavad tekitada ülijuhtivust ilma külmumiseta. Kui see materjal avastatakse, muudab see paljude valdkondade, sealhulgas transpordi ja energiatootmise tulevikku.