Kas ir supravadošs magnēts?

Lai saprastu, kas ir supravadošs magnēts, ir svarīgi zināt mazliet par supravadītspēju. Ja daži metāli un keramika tiek atdzesēti no grādu diapazona tuvu absolūtai nullei, tie zaudē savu elektrisko pretestību. Šo temperatūru sauc par kritisko temperatūru (Tc), un tā katram materiālam ir atšķirīga. Ja nav elektriskās pretestības, elektroni var brīvi klīst pa visu materiālu. Elements var izturēt lielu strāvas daudzumu ilgu laiku, nezaudējot enerģiju kā siltumu. Šo spēju noturēt ārkārtēju elektrisko lādiņu sauc par supravadītspēju.

Lielākajai daļai metālu ir sava veida atomu struktūra. Viņu elektroni ir brīvi turēti, lai tie varētu viegli pārvietoties austā rakstā un no tā. Elektroniem kustoties, tie saduras ar atomiem un zaudē enerģiju siltuma veidā. Pateicoties tam, metāli spēj ļoti labi sildīt un vadīt elektrību. Tāpēc katli, pannas un tādas lietas kā tosteru krāsnis ir izgatavotas no metāla.

Supravadītājā elektroni pārvietojas pa pāriem un pārvietojas starp atomiem, nevis saduras ar tiem. Kad negatīvi lādēts elektrons pārvietojas cauri pozitīvi lādētiem atomiem, tas piesaista šos pozitīvos atomus. Vēl viens elektrons tiek pievilkts pretestības virzienā un savienojas pārī ar sākotnējo elektronu. Tie pastāvīgi atbrīvojas un savienojas ar citiem elektroniem, bet ar nelielu pretestību vai bez tās. Šī iemesla dēļ tie nezaudē siltumu un enerģiju kā standarta metāls.

II tipa supravadītāji ir tādi, ko izmanto supravadoša magnēta spoles. II tipa supravadītāji sasniedz Tc zemākā temperatūrā nekā I tipa supravadītāji. Viņiem ir pakāpeniska pāreja no supravadīšanas uz normālu stāvokli magnētiskajā laukā. Šie divi raksturlielumi ļauj tiem vadīt lielāku strāvu nekā I tips.

Magnētiskajai levitācijai var izmantot supravadošu magnētu. Meisnera efektā supravadošs disks tiek novietots zem magnēta un atdzesēts, izmantojot šķidro slāpekli. Supravadītājs ir atvērts, lai pieņemtu lādiņu, jo tas ir atdzesēts, magnēts inducē strāvu un līdz ar to magnētisko lauku supravadītājā, un magnēts sāk peldēt pār šo lauku.

Tiek veikti pētījumi, lai izmantotu supravadošu magnētu levitējošā vilciena sistēmā. Tas tiek apsvērts arī par mazu, bet spēcīgu magnētu izgatavošanu, ko izmanto magnētiskās rezonanses attēlveidošanai (MRI). Ilgtermiņa plānos ietilpst tādu materiālu atklāšana, kas var radīt supravadītspēju bez sasalšanas. Ja šis materiāls tiks atklāts, tas mainīs daudzu jomu nākotni, tostarp transportu un enerģijas ražošanu.