Hvad er en superledende magnet?
En superledende magnet er en elektromagnet, hvor spolerne er lavet af en type II superleder. Det kan let oprette stabile magnetfelter på 100.000 Oersted (8.000.000 ampere per meter). De producerer stærkere magnetiske felter end almindelige jern-kerneelektromagneter og koster mindre at betjene.
For at forstå, hvad en superledende magnet er, er det vigtigt at vide lidt om superledningsevne. Når visse metaller og keramik afkøles fra en række grader nær absolut nul, mister de deres elektriske modstand. Denne temperatur kaldes kritisk temperatur (Tc) og er forskellig for hvert materiale. Når der ikke er nogen elektrisk modstand, kan elektroner strejfe frit gennem hele materialet. Elementet kan holde store mængder strøm i lange perioder uden at miste energi som varme. Denne evne til at have en ekstrem elektrisk ladning kaldes superledningsevne.
De fleste metaller har en vævet slags atomstruktur. Deres elektroner holdes løst, så de let kan bevæge sig ind og ud af det vævede mønster. Når elektronerne bevæger sig, kolliderer de med atomer og mister energi i form af varme. På grund af dette er metaller i stand til at varme og lede elektricitet. Dette er grunden til, at gryder og pander og ting som brødristerovne er konstrueret af metal.
I en superleder rejser elektronerne parvis og bevæger sig mellem atomer i stedet for at kollidere med dem. Når et negativt ladet elektron bevæger sig selvom vævet med positivt ladede atomer, trækker det på de positive atomer. En anden elektron trækkes mod modstanden og parres med den originale elektron. De bryder konstant fri og går sammen med andre elektroner, men med ringe eller ingen modstand. Af denne grund mister de ikke varme og energi som standardmetal.
Type II superledere er den slags, der bruges i spolerne fra en superledende magnet. En type II superleder når Tc ved en lavere temperatur end type I superledere. De har en gradvis overgang fra superledende til deres normale tilstand inden for et magnetfelt. Disse to egenskaber giver dem mulighed for at lede højere strømme end type I.
En superledende magnet kan bruges til magnetisk levitation. I Meissner Effect anbringes en superledende disk under en magnet og afkøles ved hjælp af flydende nitrogen. Superlederen er åben for at acceptere en ladning, fordi den afkøles, magneten inducerer en strøm og derfor magnetisk felt i superlederen, og magneten begynder at flyde over det felt.
Forskning arbejder på at bruge en superledende magnet til et leviterende togsystem. Det overvejes også til fremstilling af små, men kraftfulde magneter, der bruges til magnetisk resonansafbildning (MRI). Langsigtede planer inkluderer opdagelse af materialer, der kan producere superledningsevne uden frysning. Hvis dette materiale opdages, vil det ændre fremtiden for mange felter, herunder transport og energiproduktion.