Vad är en superledande magnet?
En superledande magnet är en elektromagnet där spolarna är tillverkade av en typ II superledare. Det kan enkelt skapa stabila magnetfält på 100 000 Oersted (8 000 000 ampere per meter). De producerar starkare magnetfält än standardjärnkärnelektromagneter och kostar mindre att använda.
För att förstå vad en superledande magnet är är det viktigt att veta lite om superledningsförmåga. När vissa metaller och keramik kyls från en rad grader nära absolut noll, förlorar de sitt elektriska motstånd. Denna temperatur kallas kritisk temperatur (Tc) och är olika för varje material. När det inte finns något elektriskt motstånd kan elektroner vandra fritt genom hela materialet. Elementet kan hålla stora mängder ström under långa perioder utan att förlora energi som värme. Denna förmåga att hålla en extrem elektrisk laddning kallas superledningsförmåga.
De flesta metaller har en vävd typ av atomkonstruktion. Deras elektroner hålls löst, så att de lätt kan röra sig in och ut ur det vävda mönstret. När elektronerna rör sig kolliderar de med atomer och förlorar energi i form av värme. Metaller kan värma och leda elektricitet mycket bra på grund av detta. Det är därför krukor och kokkärl och saker som brödrostugnar är konstruerade av metall.
I en superledare reser elektronerna parvis och rör sig mellan atomer istället för att kollidera med dem. När en negativt laddad elektron rör sig om väven med positivt laddade atomer drar den på de positiva atomerna. En annan elektron dras mot motståndet och kopplas ihop med den ursprungliga elektronen. De bryter ständigt fritt och går med andra elektroner, men med lite eller inget motstånd. Av denna anledning förlorar de inte värme och energi som standardmetall.
Supraledare av typ II är den typ som används i spolarna till en superledande magnet. En typ II superledare når Tc vid en lägre temperatur än superledare av typ I. De har en gradvis övergång från superledande till sitt normala tillstånd inom ett magnetfält. Dessa två egenskaper gör att de kan leda högre strömmar än typ I.
En superledande magnet kan användas för magnetisk levitation. I Meissner Effect placeras en superledande skiva under en magnet och kyls med flytande kväve. Superledaren är öppen för att acceptera en laddning eftersom den är kyld, magneten inducerar en ström och därför magnetfält i superledaren, och magneten börjar flyta över det fältet.
Forskning arbetar för att använda en superledande magnet för ett luftande tågsystem. Det övervägs också för att göra små men kraftfulla magneter som används för magnetisk resonansavbildning (MRI). Långsiktiga planer inkluderar att upptäcka material som kan producera supraledningsförmåga utan att frysa. Om detta material upptäcks kommer det att förändra framtiden för många fält inklusive transport och energiproduktion.