Magnes nadprzewodzący to elektromagnes, w którym cewki są wykonane z nadprzewodnika typu II. Może z łatwością wytwarzać stabilne pola magnetyczne o wartości 100,000 8,000,000 Oersted (XNUMX XNUMX XNUMX amperów na metr). Wytwarzają silniejsze pola magnetyczne niż standardowe elektromagnesy z rdzeniem żelaznym i są tańsze w eksploatacji.
Aby zrozumieć, czym jest magnes nadprzewodzący, ważne jest, aby wiedzieć trochę o nadprzewodnictwie. Kiedy niektóre metale i ceramika są schładzane z zakresu stopni w pobliżu zera bezwzględnego, tracą swoją oporność elektryczną. Temperatura ta nazywana jest temperaturą krytyczną (Tc) i jest inna dla każdego materiału. Gdy nie ma oporu elektrycznego, elektrony mogą swobodnie wędrować po materiale. Element może utrzymywać duże ilości prądu przez długi czas bez utraty energii w postaci ciepła. Ta zdolność do utrzymywania ekstremalnego ładunku elektrycznego nazywana jest nadprzewodnictwem.
Większość metali ma tkaną strukturę atomową. Ich elektrony są luźno trzymane, dzięki czemu mogą łatwo wchodzić i wychodzić z tkanego wzoru. Gdy elektrony się poruszają, zderzają się z atomami i tracą energię w postaci ciepła. Dzięki temu metale są w stanie bardzo dobrze nagrzewać i przewodzić prąd. Właśnie dlatego garnki, patelnie i takie rzeczy jak tostery są zbudowane z metalu.
W nadprzewodniku elektrony przemieszczają się parami i przemieszczają się między atomami, zamiast się z nimi zderzać. Gdy ujemnie naładowany elektron porusza się przez splot z dodatnio naładowanymi atomami, ciągnie te dodatnie atomy. Kolejny elektron jest przyciągany w kierunku oporu i łączy się z pierwotnym elektronem. Ciągle uwalniają się i łączą z innymi elektronami, ale z niewielkim lub zerowym oporem. Z tego powodu nie tracą ciepła i energii jak standardowy metal.
Nadprzewodniki typu II są stosowane w cewkach magnesów nadprzewodzących. Nadprzewodnik typu II osiąga Tc w niższej temperaturze niż nadprzewodniki typu I. Mają stopniowe przejście od nadprzewodnictwa do stanu normalnego w polu magnetycznym. Te dwie cechy pozwalają im przewodzić wyższe prądy niż typ I.
Do lewitacji magnetycznej można użyć magnesu nadprzewodzącego. W efekcie Meissnera nadprzewodzący dysk jest umieszczany pod magnesem i chłodzony ciekłym azotem. Nadprzewodnik jest otwarty na przyjęcie ładunku, ponieważ jest schłodzony, magnes indukuje prąd, a zatem pole magnetyczne w nadprzewodniku, a magnes zaczyna unosić się nad tym polem.
Trwają badania nad wykorzystaniem magnesu nadprzewodzącego w lewitującym systemie pociągu. Rozważa się również wytwarzanie małych, ale silnych magnesów do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Plany długoterminowe obejmują odkrycie materiałów, które mogą wytwarzać nadprzewodnictwo bez zamarzania. Jeśli ten materiał zostanie odkryty, zmieni przyszłość wielu dziedzin, w tym transportu i produkcji energii.