NộI Dung
Tăng hiệu quả của nam châm, cho dù chúng là nam châm siêu dẫn nhân tạo hay miếng sắt, có thể được thực hiện bằng cách thay đổi nhiệt độ của vật liệu hoặc thiết bị. Hiểu các cơ chế của dòng điện tử và tương tác điện từ cho phép các nhà khoa học và kỹ sư tạo ra các nam châm mạnh mẽ này. Nếu không có khả năng cải thiện từ trường bằng cách hạ thấp nhiệt độ, các nam châm công suất cao có lợi, chẳng hạn như các nam châm được sử dụng trong các máy MRI, sẽ nằm ngoài tầm với.
Hiện hành
Tham số mô tả một điện tích di chuyển được gọi là hiện tại. Một từ trường được tạo ra khi một dòng điện di chuyển qua một vật liệu. Tăng dòng điện tạo ra từ trường mạnh hơn. Đối với phần lớn các vật liệu, hạt tích điện trong chuyển động là electron. Trong trường hợp một số nam châm, chẳng hạn như nam châm vĩnh cửu, những chuyển động đó rất nhỏ và xảy ra trong các nguyên tử của vật liệu. Trong nam châm điện, sự chuyển động xảy ra khi các electron di chuyển qua một cuộn dây.
Tăng hiện tại
Tăng điện tích của hạt hoặc tốc độ mà nó chuyển động sẽ làm tăng dòng điện. Không thể làm gì nhiều để tăng hoặc giảm điện tích electron - giá trị của nó là không đổi. Tuy nhiên, những gì có thể được thực hiện là tăng tốc độ di chuyển của electron và điều đó có thể được thực hiện bằng cách hạ thấp điện trở.
Sức cản
Điện trở, giống như từ ngụ ý, cản trở dòng chảy. Mỗi vật liệu có giá trị kháng riêng của nó. Ví dụ, đồng được sử dụng cho hệ thống dây điện vì nó có điện trở rất thấp, trong khi đó một khối gỗ có điện trở rất cao và làm cho dây dẫn kém. Cách dễ nhất để thay đổi điện trở của vật liệu là thay đổi nhiệt độ của nó.
Nhiệt độ
Điện trở phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ - nhiệt độ của vật liệu càng thấp thì điện trở càng thấp. Hiệu ứng này làm tăng dòng điện và do đó cường độ của từ trường. Giảm nhiệt độ của vật liệu dẫn điện là cách dễ nhất và hiệu quả nhất để tạo ra các nam châm mạnh được sử dụng ngày nay.
Chất siêu dẫn
Một số vật liệu có nhiệt độ tại đó điện trở giảm xuống gần bằng không. Điều này làm cho dòng điện gần như tỷ lệ chính xác với điện áp và tạo ra từ trường rất mạnh. Những vật liệu này được gọi là chất siêu dẫn. Theo Vật lý cho các nhà khoa học và kỹ sư, danh sách đã biết về số lượng vật liệu này trong hàng ngàn. Dựa trên nguyên tắc này, Phòng thí nghiệm từ trường cao tại Đại học Radboud ở Nijmegen, Hà Lan, vận hành một nam châm mạnh đến mức các vật thể không từ tính, như ếch, có thể được đặt trong từ trường.