Elektromagnesy – czy przyciągają Twoją uwagę?
Cz. II. Najnowsze technologie

Magnesy nadprzewodzące

Obecnie najsilniejsze elektromagnesy buduje się przy użyciu cewek nadprzewodzących. Są one wykonane z materiałów zwanych nadprzewodnikami, nie wykazujących żadnego oporu elektrycznego w bardzo niskich temperaturach (bliskich zera bezwzględnego) [1].

Magnesy nadprzewodzące są istotną częścią tomografów komputerowych (rys. 1), które dzięki wykorzystaniu magnetycznego rezonansu jądrowego pozwalają uzyskać bezdotykowo obrazy wnętrza ludzkiego ciała. Pacjent umieszczony w nadprzewodzącej cewce jest poddawany działaniu silnego pola magnetycznego. Komputer zbiera słabe sygnały elektromagnetyczne wytworzone przez jądra atomów z obszaru ciała, na który kierowane jest pole magnetyczne i na ich podstawie tworzy obraz wnętrza organizmu.

Rys. 1. MAGNETOM Spectra (tomograf), wg [2]

Wykorzystanie nowoczesnych magnesów, poza wspomnianą powyżej medycyną, skupia się wokół dziedzin techniczno-naukowych.

Potężne elektromagnesy wykorzystane są w akceleratorach, czyli urządzeniach do przyspieszania naładowanych cząstek. Umożliwiają one badania naukowe nad budową i przemianą jąder atomowych oraz badanie zderzeń cząstek, wytwarzanie nowych cząstek elementarnych, poznawanie nowoodkrytych obiektów i testowanie nowych teorii.

Największym ośrodkiem badawczym fizyki cząstek elementarnych na świecie jest Europejskie Laboratorium Fizyki Cząstek Elementarnych, w którym największy akcelerator zbudowany
z nadprzewodzących elektromagnesów ma obwód 27 kilometrów (rys. 2).

Rys. 2. Wielki Zderzacz Hadronów LHC, wg [3]

Elektromagnesy prądu zmiennego

Właściwości elektromagnesów wykorzystywane są również w najnowszej generacji pociągach, wykorzystujących lewitację magnetyczną i poruszających się nad torami (rys. 3).
To właśnie dzięki polu magnetycznemu taki pociąg nie ma kontaktu z powierzchnią toru, gdyż cały czas unosi się (lewituje) nad nim. Działają tu więc potężne siły elektromagnetyczne (unoszące pociąg) zarówno w samym pojeździe, jak i torowisku. Pozwala to na rozwijanie dużych prędkości, ponieważ dzięki zastosowaniu magnesów wyeliminowane jest tarcie kół, znacznie ograniczające prędkość jazdy w tradycyjnych pociągach.

Rys. 3. Pociąg TRANSRAPID poruszający się na poduszce magnetycznej, wg [4]

Elektromagnesy prądu stałego

Elektromagnesy tego typu znajdziemy w prądnicach elektrycznych, generujących prąd elektryczny oraz w powszechnie używanych silnikach elektrycznych, gdzie pole magnetyczne generuje ruch wirnika (rys. 4).

Rys. 4. Silnik prądu stałego, wg [5]

W najnowszych rozwiązaniach nie brakuje jednak przykładów innego wykorzystania elektromagnesów prądu stałego. The Bat, jak Maglev czy Transrapid (lewitujące pociągi) unosi się dzięki polu magnetycznemu (rys. 5). Silny elektromagnes w podkładce oddziałuje na mysz.

Rys. 5. The Bat – lewitująca mysz komputerowa, wg [6]

W publikacji przedstawiono zaledwie niewielką cześć z obecnych zastosowań elektromagnesów, dlatego w kolejnych publikacjach postaramy się wskazać jeszcze kilka innych ciekawych aplikacji, gdzie elektromagnesy znajdują swoje zastosowanie, przyciągając naszą uwagę. Na szeroką skalę znajdują one zastosowanie w transporcie bliskim, co będzie przedmiotem kolejnej publikacji.

Do usłyszenia wkrótce.

Bibliografia:

[1] http://pl.wikipedia.org/wiki/Elektromagnes
[2] http://usa.healthcare.siemens.com/magnetic-resonance-imaging/3t-mri-scanner/magnetom-skyra
[3] http://fundir.org/gallery,wielki_zderzacz_hadronow_lhc,1080,0,0.html
[4] www.transrapid.de/cgi-tdb/en/basics.prg
[5] http://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_pr%C4%85du_sta%C5%82ego
[6]http://technowinki.onet.pl/aktualnosci/lewitujaca-mysz-dla-graczy/kjsqn

Podobne publikacje