磁石が寒いときになぜうまく機能するのですか？

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• 現在
• 電流の増加
• 抵抗
• 温度
• 超伝導体

磁石が人工の超伝導磁石であろうと鉄片であろうと、磁石の効率を上げるには、材料またはデバイスの温度を変えることで達成できます。電子の流れと電磁相互作用のメカニズムを理解することで、科学者とエンジニアはこれらの強力な磁石を作成できます。温度を下げて磁場を改善する能力がなければ、MRIマシンで使用されるような有益な高出力磁石は手の届かないところにあるでしょう。

現在

移動する電荷を記述するパラメーターは、電流と呼ばれます。電流が材料内を移動すると、磁場が生成されます。電流を増やすと、より強力な磁場が生成されます。大部分の材料では、運動している荷電粒子は電子です。永久磁石などの一部の磁石の場合、これらの動きは非常に小さく、材料の原子内で発生します。電磁石では、電子がワイヤコイルを通過するときに動きが発生します。

電流の増加

粒子の電荷または粒子の移動速度を上げると、電流が増加します。電子の電荷を増減させるためにできることはあまりありません。その値は一定です。ただし、できることは、電子の移動速度を上げることであり、それは抵抗を下げることで実現できます。

抵抗

言葉が示すように、抵抗は電流の流れを妨げます。各材料には独自の抵抗値があります。たとえば、銅は抵抗が非常に低いため、電気配線に使用されますが、木の塊は抵抗が非常に高く、導体の品質が低下します。材料の抵抗を変更する最も簡単な方法は、温度を変更することです。

温度

抵抗は温度に直接依存します。材料の温度が低いほど抵抗は低くなります。この効果により電流が増加し、磁場の強度が増加します。導電性材料の温度を下げることは、今日使用されている強力な磁石を作る最も簡単で最も効果的な方法です。

超伝導体

材料によっては、抵抗がほぼゼロに下がる温度があります。これにより、電流が電圧にほぼ正確に比例し、非常に強い磁場が発生します。これらの材料は超伝導体として知られています。科学者および技術者向けの物理学によると、これらの材料の既知のリストは数千にのぼります。この原理に基づいて、オランダのナイメーヘンにあるラドバウド大学の高磁場研究所は、カエルなどの通常は非磁性の物体を磁場で浮揚させることができるほど強力な磁石を操作しています。