ทำไมแม่เหล็กถึงทำงานได้ดีขึ้นเมื่อมันเย็น?

เนื้อหา

• ปัจจุบัน
• การเพิ่มกระแส
• ความต้านทาน
• อุณหภูมิ
• ตัวนำไฟฟ้า

การเพิ่มประสิทธิภาพของแม่เหล็กไม่ว่าจะเป็นแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่มนุษย์สร้างขึ้นหรือชิ้นส่วนของเหล็กสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิของวัสดุหรืออุปกรณ์ การทำความเข้าใจกลไกการไหลของอิเล็กตรอนและการมีปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถสร้างแม่เหล็กที่ทรงพลังเหล่านี้ได้ หากไม่มีความสามารถในการปรับปรุงสนามแม่เหล็กด้วยการลดอุณหภูมิแม่เหล็กที่มีกำลังแรงสูงที่เป็นประโยชน์เช่นที่ใช้ในเครื่อง MRI จะไม่สามารถเข้าถึงได้

ปัจจุบัน

พารามิเตอร์ที่อธิบายถึงประจุที่เคลื่อนที่นั้นเรียกว่ากระแส สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นเมื่อกระแสเคลื่อนที่ผ่านวัสดุ การเพิ่มกระแสสร้างสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น สำหรับวัสดุส่วนใหญ่อนุภาคที่มีประจุในการเคลื่อนที่คืออิเล็กตรอน ในกรณีของแม่เหล็กบางชนิดเช่นแม่เหล็กถาวรการเคลื่อนไหวเหล่านั้นมีขนาดเล็กมากและเกิดขึ้นภายในอะตอมของวัสดุ ในแม่เหล็กไฟฟ้าการเคลื่อนที่เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านขดลวด

การเพิ่มกระแส

การเพิ่มประจุของอนุภาคหรือความเร็วในการเคลื่อนที่จะเพิ่มกระแสไฟฟ้า ไม่สามารถทำได้มากในการเพิ่มหรือลดประจุของอิเล็กตรอน - ค่าของมันคงที่ อย่างไรก็ตามสิ่งที่สามารถทำได้คือการเพิ่มความเร็วในการเดินทางของอิเล็กตรอนและสามารถทำได้โดยการลดความต้านทาน

ความต้านทาน

ความต้านทานเช่นเดียวกับคำที่แสดงถึงขัดขวางการไหลของกระแส วัสดุแต่ละชนิดมีค่าความต้านทานของตัวเอง ตัวอย่างเช่นทองแดงใช้สำหรับการเดินสายไฟฟ้าเพราะมีความต้านทานต่ำมากในขณะที่บล็อกของไม้มีความต้านทานสูงมากและทำให้ตัวนำไม่ดี วิธีที่ง่ายที่สุดในการเปลี่ยนความต้านทานของวัสดุคือการเปลี่ยนอุณหภูมิ

อุณหภูมิ

ความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยตรง - ยิ่งอุณหภูมิของวัสดุต่ำลงเท่าใดความต้านทานก็จะยิ่งลดลง ผลกระทบนี้จะเพิ่มกระแสและความแข็งแรงของสนามแม่เหล็ก การลดอุณหภูมิของวัสดุนำไฟฟ้าเป็นวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการสร้างแม่เหล็กที่ทรงพลังที่ใช้ในปัจจุบัน

ตัวนำไฟฟ้า

วัสดุบางชนิดมีอุณหภูมิที่ความต้านทานลดลงเกือบเป็นศูนย์ ทำให้กระแสไฟฟ้าเกือบจะเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าและสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงมาก วัสดุเหล่านี้เรียกว่าตัวนำยิ่งยวด ตามฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรรายการที่เป็นที่รู้จักของจำนวนวัสดุเหล่านี้ในพัน ตามหลักการนี้ห้องปฏิบัติการสนามแม่เหล็กสูงที่ Radboud University ใน Nijmegen เนเธอร์แลนด์ดำเนินงานแม่เหล็กที่ทรงพลังมากจนวัตถุที่ไม่ใช่แม่เหล็กเช่นกบสามารถลอยในสนามแม่เหล็กได้