المحتوى
يمكن تحقيق زيادة كفاءة المغناطيس ، سواء كانت مغناطيسية فائقة التوصيل من صنع الإنسان أو قطع من الحديد ، عن طريق تغيير درجة حرارة المادة أو الجهاز. إن فهم آليات تدفق الإلكترون والتفاعل الكهرومغناطيسي يسمح للعلماء والمهندسين بإنشاء هذه المغناطيسات القوية. بدون القدرة على تحسين الحقول المغناطيسية عن طريق خفض درجة الحرارة ، فإن المغناطيسات المفيدة عالية الطاقة ، مثل تلك المستخدمة في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ، ستكون بعيدة المنال.
تيار
تسمى المعلمة التي تصف الشحنة المتحركة الحالية. يتم إنشاء مجال مغناطيسي عندما يتحرك التيار عبر مادة. زيادة التيار يولد مجال مغناطيسي أكثر قوة. بالنسبة لغالبية المواد ، يكون الجسيم المشحون في الحركة هو الإلكترون. في حالة وجود بعض المغناطيس ، مثل المغناطيس الدائم ، تكون تلك الحركات صغيرة جدًا وتحدث داخل ذرات المادة. في المغناطيسات الكهربائية ، تحدث الحركة عندما تنتقل الإلكترونات عبر ملف سلك.
زيادة الحالية
زيادة إما شحن الجسيمات أو السرعة التي يتحرك بها يزيد من التيار. لا يمكن فعل الكثير لزيادة أو تقليل شحنة الإلكترونات - قيمتها ثابتة. لكن ما يمكن فعله هو زيادة السرعة التي يسير بها الإلكترون ، ويمكن تحقيق ذلك عن طريق خفض المقاومة.
مقاومة
المقاومة ، كما تعني الكلمة ، تعرقل تدفق التيار. كل مادة لها قيمة المقاومة الخاصة بها. على سبيل المثال ، يستخدم النحاس في الأسلاك الكهربائية لأنه يتميز بمقاومة منخفضة للغاية ، في حين أن كتلة الخشب تتمتع بمقاومة عالية جدًا وتؤدي إلى توصيل موصل ضعيف. أسهل طريقة لتغيير مقاومة المواد هي تغيير درجة حرارتها.
درجة الحرارة
تعتمد المقاومة مباشرة على درجة الحرارة - فكلما انخفضت درجة حرارة المادة ، انخفضت المقاومة. هذا التأثير يزيد من التيار وبالتالي قوة المجال المغناطيسي. إن خفض درجة حرارة المواد الموصلة هو الطريقة الأسهل والأكثر فعالية لصنع المغناطيس القوي المستخدم اليوم.
الموصلات الفائقة
تحتوي بعض المواد على درجات حرارة تنخفض فيها المقاومة تقريبًا إلى الصفر. هذا يجعل التيار يتناسب تقريبًا مع الجهد ويخلق حقولًا مغناطيسية قوية جدًا. تُعرف هذه المواد باسم الموصلات الفائقة. وفقا للفيزياء للعلماء والمهندسين ، فإن القائمة المعروفة لهذه الأرقام المواد في الآلاف. بناءً على هذا المبدأ ، يعمل مختبر المجال المغناطيسي العالي في جامعة رادبود في نيميغن ، هولندا ، على تشغيل مغناطيس قوي للغاية بحيث يمكن رفع الأجسام غير المغناطيسية في العادة ، مثل الضفدع ، في مجال مغناطيسي.