Nam châm siêu dẫn là gì?

Nam châm siêu dẫn là một trong những phát minh vĩ đại của con người. Nhờ có nó mà đã tạo ra những ứng dụng khoa học kỳ diệu. Vậy nam châm siêu dẫn là gì? Bài viết sau đây sẽ cung cấp cho bạn những thông tin lý thú về loại nam châm này nhé!

Chất siêu dẫn là gì?

Để hiểu được nam châm siêu dẫn là gì, ta phải hiểu được nội dung về chất siêu dẫn.

Năm 1991, lần đầu tiên các nhà khoa học phát hiện ra vật chất dẫn điện có tính năng hoàn toàn không có điện trở và gọi đó là chất siêu dẫn. Có thể định nghĩa: “Chất siêu dẫn là những chất tồn tại ở nhiệt độ cực thấp, khi dòng điện chạy qua không có kháng trở”.

Qua quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã tìm ra những đặc tính cơ bản của chất siêu dẫn. Đó là:

• Đặc tính thứ nhất: Nếu truyền một dòng điện vào một mạch làm bằng chất siêu dẫn thì dòng điện sẽ chạy trong đó mãi không suy giảm, vì chúng không gặp trở ngại nào trên đường đi.
• Đặc tính thứ hai: Những chất siêu dẫn ở nhiệt độ thấp có thể tạo ra từ trường rất mạnh.

Chính với đặc tính thứ hai trên của chất siêu dẫn mà con người đã ứng dụng và tạo ra loại nam châm mạnh nhất mà chúng ta đang tìm hiểu.

Nam châm siêu dẫn là gì?

Nam châm siêu dẫn là một loại nam châm điện cực mạnh dùng chất siêu dẫn. Nó có thể tạo ra lực từ trường rất mạnh mà hiện nay người ta đã ứng dụng để nhấc bổng cả con tàu điện. 

Về cấu tạo của loại nam châm này: Đó là loại nam châm mà sợi dây điện quấn quanh lõi nam châm làm bằng chất siêu dẫn. 

Hiện nay nam châm làm bằng chất siêu dẫn chủ yếu là nam châm đất hiếm. Do một trong những ứng dụng quan trọng của đất hiếm là làm vật siêu dẫn. Nam châm đất hiếm hiện vẫn đang là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất. Loại nam châm này đang được bán trên thị trường và được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp.

Nếu như nam châm đất hiếm là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất thì nam châm siêu dẫn là loại nam châm cực mạnh mà không có loại nam châm vĩnh cửu nào mạnh bằng. Như vậy, chỉ với việc cấu tạo thêm sợi dây điện quấn quanh lõi nam châm đất hiếm, nó đã tạo thành loại nam châm với độ mạnh tăng lên rất nhiều.

Có một lưu ý với nam châm này: Do chất siêu dẫn chỉ hoạt động tốt khi ở nhiệt độ thấp. Vì vậy để siêu nam châm tạo ra từ trường mạnh thì cũng phải để nó trong môi trường nhiệt độ thấp.

Ứng dụng kỳ diệu của siêu nam châm

Nam châm siêu dẫn được ứng dụng tạo ra những thành tựu kỳ diệu trên thế giới.

• Người Nhật, người Đức đã thiết kế ra các đoàn tàu chạy trên đệm từ. Cụ thể, người Nhật đã thử nghiệm thành công với 3 – 4 công nghệ tàu chạy đệm từ khác nhau gọi là Maglev. Người Đức chế tạo ra tàu Transrapid chạy trên đệm từ.

• Tạo ra máy gia tốc mạnh để nghiên cứu đặc tính gốc của nguyên tử. Người ta dùng những nam châm cực mạnh bẻ cong các chùm hạt, làm cho chúng chạy thành đường tròn để va đập vào nhau. Qua đó nghiên cứu mảnh sinh ra của các va đập đó, người ta gọi là va đập siêu dẫn. Các nhà khoa học của CERN châu Âu đã chế tạo ra máy gia tốc hạt nhân LHC với chu vi 27 km. Cỗ máy đồ sộ này nằm sâu trong dãy Alps đã chứng minh được sự tồn tại của hạt nguyên tử Higgs (có tên gọi là “hạt của Chúa”).

ỨNG DỤNG CỦA SIÊU NAM CHÂM TRONG ĐỜI SỐNG

Ngoài những thành tựu nổi trội trên chứng còn được sử dụng rộng rãi hiện nay. Sau đây là một số ứng dụng chính của nam châm siêu mạnh:

• Động cơ điện: Đây là công cụ biến năng lượng điện thành năng lượng cơ khí. Ở giữa động cơ điện là một cục nam châm. Theo nguyên tắc điện tử, khi một dòng điện chạy trong cuộn dây điện quấn vòng ngoài thì sẽ làm phần ở giữa quay và tạo ra năng lượng cơ.
• Tàu điện cao tốc: Nam châm siêu mạnh này được sử dụng trong hệ thống tài điện cao tốc maglev. Trong hệ thống tàu điện này, các nam châm siêu dẫn được sử dụng để nâng tàu lên và đẩy tàu đi. Điều này giúp tàu không chạm đất nên đi rất nhanh và êm. Kỷ lục tàu điện chạy nhanh nhất chính là loại tàu maglev này với vận tốc cao nhất 603km/h.
• Máy tính: Nhiều máy tính hiện nay dùng thiết bị ổ đĩa cứng để lưu trữ. Trên mặt thiết bị này là một lớp có chứa hàng tỷ nam châm nhỏ xíu. Một đầu điện từ trong đó có chứa một siêu nam châm NIB được dùng để ghi dữ kiện vào ổ HD bằng cách thay đổi cực của nam châm trên mặt.
• Máy chụp cộng hưởng từ: Nam châm siêu dẫn được ứng dụng để tạo ra các máy quét MRI dùng trong y học để khám các mô trong cơ thể. Máy MRI phát ra một từ trường rất mạnh với sóng radio để tạo hình ảnh những phần sâu trong cơ thể mà không thể quan sát được bằng mắt thường. Để tạo ra một từ trường mạnh thì các máy MRI thường dùng siêu nam châm

Trên đây là những lý thuyết khoa học thú vị về nam châm siêu dẫn. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết của chúng tôi.

Tin tức khác:

• Nam châm điện có lực từ tính mạnh nhất thế giới hiện nay là gì?
• Sự ra đời của nam châm được diễn giải như thế nào tại các nền văn hóa khác nhau?