Co je supravodivý magnet?
Supravodivý magnet je elektromagnet, kde jsou cívky vyrobeny ze supravodiče typu II. Může snadno vytvářet stabilní magnetická pole 100 000 Oersted (8 000 000 ampér na metr). Produkují silnější magnetická pole než standardní elektromagnetické železo-jádro a provoz je levnější.
Abychom pochopili, co je supravodivý magnet, je důležité vědět něco o supravodivosti. Když jsou některé kovy a keramika chlazeny z rozsahu stupňů blízkých absolutní nule, ztratí svůj elektrický odpor. Tato teplota se nazývá kritická teplota (Tc) a liší se pro každý materiál. Pokud není elektrický odpor, elektrony se mohou volně pohybovat po celém materiálu. Prvek může udržovat velká množství proudu po dlouhou dobu bez ztráty energie jako tepla. Tato schopnost držet extrémní elektrický náboj se nazývá supravodivost.
Většina kovů má tkaný druh atomové struktury. Jejich elektrony jsou volně drženy, takže se mohou snadno pohybovat dovnitř a ven z tkaného vzoru. Jak se elektrony pohybují, srazí se s atomy a ztrácí energii ve formě tepla. Kovy jsou proto schopny ohřívat a vést elektřinu velmi dobře. To je důvod, proč jsou hrnce a pánve a věci jako topinkové pece konstruovány z kovu.
V supravodiči se elektrony pohybují ve dvojicích a pohybují se mezi atomy, místo aby se s nimi střetly. Jak se záporně nabitý elektron pohybuje, i když se vazba s pozitivně nabitými atomy táhne na tyto pozitivní atomy. Další elektron je přitahován k odporu a páruje se s původním elektronem. Neustále se uvolňují a spojují se s jinými elektrony, ale s malým až žádným odporem. Z tohoto důvodu neztrácejí teplo a energii jako standardní kov.
Supravodiče typu II se používají ve cívkách supravodivého magnetu. Supravodič typu II dosahuje Tc při nižší teplotě než supravodiče typu I. Mají postupný přechod od supravodivého do svého normálního stavu v magnetickém poli. Tyto dvě vlastnosti jim umožňují vést vyšší proudy než typ I.
K magnetické levitaci lze použít supravodivý magnet. V Meissnerově efektu je supravodivý disk umístěn pod magnet a ochlazován kapalným dusíkem. Supravodič je otevřen, aby přijal náboj, protože je ochlazený, magnet v supravodiči indukuje proud, a tím i magnetické pole, a magnet se nad tímto polem začíná vznášet.
Výzkum spočívá v použití supravodivého magnetu pro levitující vlakový systém. Uvažuje se také o výrobě malých, ale výkonných magnetů používaných pro zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). Dlouhodobé plány zahrnují objevování materiálů, které mohou vytvářet supravodivost bez zamrzání. Pokud bude tento materiál objeven, změní budoucnost mnoha oblastí, včetně dopravy a výroby energie.