超导磁铁

✍ dations ◷ 2025-04-26 17:03:29 #磁学,低温物理学,超导体

超导磁体是一种电磁铁,它由超导导线构成,能产生令人生畏的巨大磁场。由于超导导线没有电阻,因此维持磁场并不会消耗能量。超导磁体被用于核磁共振成像、质谱仪以及粒子加速器。

超导磁体产生的磁场不能达到无限大,因为超导材料有临界电流,其通过的电流是有限的,如果超过这一限度,材料便会失去超导效应。这是因为电流会在超导材料中产生磁场。如果电流产生的磁场超过超导临界磁场时,超导体即转变为普通导体。另外,如果有外磁场存在,超导材料的则临界电流也会降低。临界电流的大小与温度,材料属性等有关。临界电流最大的超导材料是铌钛合金.

超导磁体的线圈由II型超导体构成。

用于产生磁场的电流很大,但电压很低,而且必须是直流电,这样才能确保电流在线圈中的无损耗流动。电流的变化应该受到严格控制,避免超过临界电流。一般来说,使一个实验室级别的超导线圈达到工作状态需要几分钟时间。

另一种维持超导磁场的方式并不需要一直通电。当电流达到额定数值后,可以用一块超导体将线圈短路,这样电流便得以持续流动。这块超导体被称作“开关”,但是事实上这块超导体一直连接在线圈上。充电时,开关是常导体,电阻不为0,本身被电阻为0的超导线圈短路,因此电流不通过它。当充电完成,“开关”就被冷却至超导状态,与线圈一起形成闭合回路,这时,就可以产生不需要供电的超导磁场。但这个磁场并非永久的,依然会有损耗,但可维持数月。

除了以上的方法,还可以使用外部电磁铁使已经闭合的超导线圈产生感应电流来达到相同目的。

磁体失超指的是,由于超导磁铁局部过热,失去超导性质。假若发生磁体失超,电阻可能会重新出现,因此引起焦耳加热(Joule heating),热能快速蔓延至整个磁铁,使得磁铁周围的冷却剂开始沸腾。

相关

  • 海底火山海底火山,是大洋底部形成的火山。海底火山的分布相当广泛,海底火山喷发的熔岩表层在海底就被海水急速冷却,有如挤牙膏状,但内部仍是高热状态。海底火山产生的岩浆约占全年总量的
  • 图模式在概率论、统计学及机器学习中,概率图模型(Graphical Model)是用图论方法以表现数个独立随机变量之关联的一种建模法。一个 p {\displ
  • 日本鹌鹑日本鹌鹑(学名:Coturnix japonica)是东亚的一种鹌鹑,原本被视为鹌鹑的亚种,于1983年被认定为独立的物种。日本鹌鹑自从12世纪开始影响人类社会,并自此帮助工业和科学研究的发展。
  • 麦克·哈克比迈克尔·戴尔·赫卡比(英语:Michael Dale Huckabee,1955年8月24日-),前阿肯色州州长(1996-2007),担任长达11年。生于阿肯色州霍普,父母是保守派南方民主党人。父亲曾任消防员和工程师,母
  • 亚美尼亚LGBT权益女同性恋,男同性恋,双性恋和跨性别(LGBT)权益(亚美尼亚语:ԼԳԲՏ իրավունքները Հայաստանում),在亚美尼亚的法律和社会领域中都没有保障。自2003年起,同性性
  • WaymoWaymo是一家研发自动驾驶汽车的公司,为Alphabet公司(Google母公司)旗下的子公司。Waymo刚开始是Google于2009年1月开启的一项自动驾驶汽车计划,之后于2016年12月才由Google独立
  • 烙印战士角色列表烙印战士角色列表是漫画家三浦建太郎的奇幻漫画作品《烙印战士》的登场人物相关解说。
  • 里卡多·阿拉尔孔里卡多·阿拉尔孔·德克萨达(西班牙语:Ricardo Alarcón de Quesada,1937年5月21日-),古巴政治家,古巴共产党成员、古巴共产党中央政治局委员,曾任古巴外交部长(1992年-1993年),曾任全
  • 井上松本因硕井上松本因硕(1831年-1891年),日本围棋棋手,生于总州葛饰郡,本名松本锦四郎,从小围棋就不错而在林家学棋。1850年井上秀彻因硕因为杀人而被迫退位(参见该页面),而选中了锦四郎;松本锦四
  • 弗兰克·皮尔森弗兰克·皮尔森(Frank Romer Pierson,1925年5月12日 – 2012年7月22日)是一位美国影视编剧和导演。1975年他编剧的犯罪剧情片《热天午后》赢得奥斯卡最佳原创剧本奖。