Hva er en superledende magnet?
En superledende magnet er en elektromagnet der spolene er laget av en type II superleder. Det kan enkelt lage jevn magnetfelt på 100 000 Oersted (8 000 000 ampere per meter). De produserer sterkere magnetiske felt enn standard jernkjerneelektromagneter og koster mindre å betjene.
For å forstå hva en superledende magnet er, er det viktig å vite litt om superledningsevne. Når visse metaller og keramikk blir avkjølt fra en grad av grader nær absolutt null, mister de sin elektriske motstand. Denne temperaturen kalles kritisk temperatur (Tc) og er forskjellig for hvert materiale. Når det ikke er noen elektrisk motstand, kan elektronene streife fritt gjennom hele materialet. Elementet kan holde store mengder strøm i lange perioder uten å miste energi som varme. Denne evnen til å holde ekstrem elektrisk ladning kalles superledelse.
De fleste metaller har en vevd type atomstruktur. Elektronene deres holdes løst, slik at de lett kan bevege seg inn og ut av det vevde mønsteret. Når elektronene beveger seg, kolliderer de med atomer og mister energi i form av varme. Metaller er i stand til å varme og lede strøm veldig bra på grunn av dette. Dette er grunnen til at gryter og panner og ting som brødristerovner er konstruert av metall.
I en superleder reiser elektronene parvis og beveger seg mellom atomer, i stedet for å kollidere med dem. Når et negativt ladet elektron beveger seg gjennom veven med positivt ladede atomer, trekker den på de positive atomer. Et annet elektron trekkes mot motstanden og kobles sammen med det originale elektronet. De slipper stadig løs og blir sammen med andre elektroner, men med liten eller ingen motstand. Av denne grunn mister de ikke varme og energi som standardmetall.
Type II superledere er den typen som brukes i spolene til en superledende magnet. En type II superleder når Tc ved en lavere temperatur enn super I ledere. De har en gradvis overgang fra superledende til sin normale tilstand i et magnetfelt. Disse to egenskapene lar dem lede høyere strømmer enn type I.
En superledende magnet kan brukes til magnetisk levitasjon. I Meissner Effect plasseres en superledende disk under en magnet og avkjøles ved hjelp av flytende nitrogen. Superlederen er åpen for å motta en ladning fordi den er avkjølt, magneten induserer en strøm og derfor magnetfelt i superlederen, og magneten begynner å flyte over det feltet.
Forskning arbeider for å bruke en superledende magnet for et leviterende togsystem. Det vurderes også for å lage små, men kraftige magneter som brukes til magnetisk resonansavbildning (MRI). Langsiktige planer inkluderer å oppdage materialer som kan produsere superledelse uten å fryse. Hvis dette materialet blir oppdaget, vil det endre fremtiden for mange felt inkludert transport og energiproduksjon.