Inhoud
Het verhogen van de efficiëntie van magneten, of het nu kunstmatige supergeleidende magneten of stukjes ijzer zijn, kan worden bereikt door de temperatuur van het materiaal of apparaat te veranderen. Door de mechanica van elektronenstroom en elektromagnetische interactie te begrijpen, kunnen wetenschappers en ingenieurs deze krachtige magneten maken. Zonder de mogelijkheid om magnetische velden te verbeteren door de temperatuur te verlagen, zouden voordelige krachtige magneten, zoals die in MRI-machines worden gebruikt, buiten bereik zijn.
Huidige
De parameter die een bewegende lading beschrijft, wordt stroom genoemd. Een magnetisch veld wordt gegenereerd wanneer een stroom door een materiaal beweegt. Het verhogen van de stroom genereert een krachtiger magnetisch veld. Voor de meeste materialen is het geladen deeltje dat in beweging is het elektron. In het geval van sommige magneten, zoals permanente magneten, zijn die bewegingen erg klein en treden ze op binnen de atomen van het materiaal. In elektromagneten vindt de beweging plaats wanneer elektronen door een draadspoel reizen.
Toenemende stroom
Het verhogen van de lading van het deeltje of de snelheid waarmee het beweegt, verhoogt de stroom. Er kan niet veel worden gedaan om de lading van de elektronen te verhogen of verlagen - de waarde ervan is constant. Wat kan worden gedaan, is echter het verhogen van de snelheid waarmee het elektron reist, en dat kan worden bereikt door de weerstand te verlagen.
Weerstand
Weerstand, zoals het woord al aangeeft, belemmert de stroom van stroom. Elk materiaal heeft zijn eigen weerstandswaarde. Koper wordt bijvoorbeeld gebruikt voor elektrische bedrading omdat het een zeer lage weerstand heeft, terwijl een blok hout een zeer hoge weerstand heeft en een slechte geleider is. De eenvoudigste manier om de weerstand van een materiaal te veranderen, is door de temperatuur te veranderen.
Temperatuur
Weerstand is direct afhankelijk van temperatuur - hoe lager de temperatuur van het materiaal, hoe lager de weerstand. Dit effect verhoogt de stroom en dus de sterkte van het magnetische veld. Het verlagen van de temperatuur van geleidende materialen is de eenvoudigste en meest effectieve manier om de krachtige magneten te maken die tegenwoordig worden gebruikt.
supergeleiders
Sommige materialen hebben temperaturen waarbij de weerstand bijna tot nul daalt. Dit maakt stroom vrijwel exact evenredig met spanning en creëert zeer sterke magnetische velden. Deze materialen staan bekend als supergeleiders. Volgens Physics for Scientist and Engineers is de bekende lijst van deze materialen in duizenden getallen. Op basis van dit principe gebruikt het Hoge Magnetisch Veldlaboratorium van de Radboud Universiteit in Nijmegen een magneet die zo krachtig is dat normaal gesproken niet-magnetische objecten, zoals een kikker, in een magnetisch veld kunnen zweven.