Περιεχόμενο
Η αύξηση της απόδοσης των μαγνητών, είτε πρόκειται για τεχνητές υπεραγώγιμες μαγνήτες είτε για κομμάτια σιδήρου, μπορεί να επιτευχθεί μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία του υλικού ή της συσκευής. Η κατανόηση της μηχανικής της ροής ηλεκτρονίων και της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης επιτρέπει στους επιστήμονες και τους μηχανικούς να δημιουργούν αυτούς τους ισχυρούς μαγνήτες. Χωρίς τη δυνατότητα βελτίωσης των μαγνητικών πεδίων με τη μείωση της θερμοκρασίας, οι ωφέλιμοι μαγνήτες υψηλής ισχύος, όπως αυτοί που χρησιμοποιούνται στις μηχανές μαγνητικής απεικόνισης, θα ήταν μακριά.
Ρεύμα
Η παράμετρος που περιγράφει μια κινούμενη φόρτιση ονομάζεται τρέχουσα. Ένα μαγνητικό πεδίο παράγεται όταν ένα ρεύμα μετακινείται μέσω ενός υλικού. Η αύξηση του ρεύματος δημιουργεί ένα ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο. Για την πλειονότητα των υλικών, το φορτισμένο σωματίδιο σε κίνηση είναι το ηλεκτρόνιο. Στην περίπτωση ορισμένων μαγνητών, όπως οι μόνιμοι μαγνήτες, αυτές οι κινήσεις είναι πολύ μικρές και εμφανίζονται μέσα στα άτομα του υλικού. Στους ηλεκτρομαγνήτες, η κίνηση συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια μετακινούνται μέσω ενός πηνίου σύρματος.
Αύξηση του ρεύματος
Η αύξηση του φορτίου του σωματιδίου ή της ταχύτητας με την οποία κινείται αυξάνει το ρεύμα. Δεν μπορούν να γίνουν πολλά για να αυξηθεί ή να μειωθεί η φόρτιση των ηλεκτρονίων - η τιμή του είναι σταθερή. Αυτό που μπορεί να γίνει, ωστόσο, είναι η αύξηση της ταχύτητας με την οποία το ηλεκτρόνιο ταξιδεύει και αυτό μπορεί να επιτευχθεί μειώνοντας την αντίσταση.
Αντίσταση
Η αντίσταση, όπως λέει και η λέξη, εμποδίζει τη ροή του ρεύματος. Κάθε υλικό έχει τη δική του αντίσταση. Για παράδειγμα, ο χαλκός χρησιμοποιείται για ηλεκτρική καλωδίωση επειδή έχει πολύ χαμηλή αντίσταση, ενώ ένα μπλοκ ξύλου έχει πολύ υψηλή αντίσταση και κάνει έναν κακό αγωγό. Ο ευκολότερος τρόπος για να αλλάξετε την αντίσταση ενός υλικού είναι να αλλάξετε τη θερμοκρασία του.
Θερμοκρασία
Η αντίσταση εξαρτάται άμεσα από τη θερμοκρασία - όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του υλικού, τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση. Αυτή η επίδραση αυξάνει το ρεύμα και επομένως τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου. Η μείωση της θερμοκρασίας των αγώγιμων υλικών είναι ο ευκολότερος και αποτελεσματικότερος τρόπος να χρησιμοποιηθούν σήμερα οι ισχυροί μαγνήτες.
Υπεραγωγοί
Ορισμένα υλικά έχουν θερμοκρασίες στις οποίες η αντίσταση πέφτει σχεδόν στο μηδέν. Αυτό καθιστά το ρεύμα σχεδόν ακριβές σε σχέση με την τάση και δημιουργεί πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία. Αυτά τα υλικά είναι γνωστά ως υπεραγωγούς. Σύμφωνα με τη Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, η γνωστή λίστα αυτών των αριθμών υλικών στις χιλιάδες. Βάσει αυτής της αρχής, το Εργαστήριο Υψηλού Μαγνητικού Πεδίου στο Πανεπιστήμιο Radboud στο Nijmegen των Κάτω Χωρών, λειτουργεί έναν μαγνήτη τόσο ισχυρό ώστε κανονικά μη μαγνητικά αντικείμενα, όπως ένας βάτραχος, μπορούν να αφηγηθούν σε ένα μαγνητικό πεδίο.