Pourquoi les aimants fonctionnent mieux quand ils sont froids?

March 6

Accroître l'efficacité des aimants, qu'ils sont des aimants ou des morceaux de fer supraconducteurs homme, peut être accompli en modifiant la température du matériau ou dispositif. Comprendre les mécanismes de flux d'électrons et de l'interaction électromagnétique permet aux scientifiques et aux ingénieurs de créer ces puissants aimants. Sans la capacité d'améliorer les champs magnétiques par abaissement de la température, des aimants de haute puissance bénéfiques, tels que ceux utilisés dans les appareils d'IRM, seraient hors de portée.

Courant

Le paramètre qui décrit une charge en mouvement est appelé courant. Un champ magnétique est généré lorsqu'un courant se déplace à travers un matériau. L'augmentation du courant génère un champ magnétique plus puissant. Pour la plupart des matériaux, les particules chargées en mouvement est l'électron. Dans le cas de certains aimants, tels que des aimants permanents, ces mouvements sont très faibles et se trouvent à l'intérieur des atomes du matériau. En électroaimants, le mouvement se produit lorsque les électrons se déplacent à travers une bobine de fil.

l'augmentation actuelle

Soit l'augmentation de la charge de la particule ou la vitesse à laquelle il se déplace augmente le courant. Pas beaucoup peut être fait pour augmenter ou diminuer la charge de l'électron - sa valeur est constante. Ce qui peut être fait, cependant, augmente la vitesse à laquelle l'électron se déplace, et qui peut être accompli en abaissant la résistance.

La résistance

Résistance, tout comme le mot l'indique, empêche le passage du courant. Chaque matériau a sa propre valeur de résistance. Par exemple, le cuivre est utilisé pour le câblage électrique, car il a une très faible résistance, alors qu'un bloc de bois a une résistance très élevée et rend un mauvais conducteur. La meilleure façon de changer la résistance d'un matériau est de changer sa température.

Température

La résistance dépend directement de la température - plus la température du matériau, plus la résistance. Cet effet augmente le courant et par conséquent la force du champ magnétique. L'abaissement de la température de matériaux conducteurs est le moyen le plus simple et le plus efficace de faire les aimants puissants utilisés aujourd'hui.

Supraconducteurs

Certains matériaux ont une température à laquelle la résistance chute presque à zéro. Cela rend courant presque exactement proportionnelle à la tension et crée des champs magnétiques très forts. Ces matériaux sont connus sous le nom superconducteurs. Selon Physique pour scientifiques et ingénieurs, la liste connue de ces numéros de matériaux dans les milliers. Sur la base de ce principe, le Laboratoire des Champs Magnétiques Intenses à l'Université Radboud à Nimègue, aux Pays-Bas, exploite un aimant qui est si puissant que les objets normalement non magnétiques, comme une grenouille, peuvent être léviter dans un champ magnétique.