超導體是一種特殊的導電材料,它表現(xiàn)出邁斯納效應,。邁斯納效應是指在特定溫度以下,,電阻變?yōu)榱悖牧蟽炔康拇帕€消失的現(xiàn)象,。這種現(xiàn)象被稱為“超導”,,由于電阻變?yōu)榱悖词闺娏髁鬟^材料,,也不會產生能量損失,。
超導線圈主要采用NbTi、Nb3Sn等線材,,通過液氦(-269℃)進行冷卻,,但在液氮(-196℃)下達到超導狀態(tài)的高溫超導體的實用化也在不斷取得進展。
普通電磁鐵會因電阻而不斷發(fā)熱,,而發(fā)熱又會進一步增大電阻,,因此流過的電流量是有限的。而超導線圈沒有電阻,,因此即使流過大電流也不會發(fā)熱,。一旦電流通過,電路閉合,,電流就會持續(xù)流動,,電壓也不會下降。
超導線圈的應用
超導線圈作為產生強磁場的超導電磁鐵,,用途廣泛,。除了以下主要用途外,超導線圈還廣泛應用于硅單晶制造設備,、重粒子癌癥治療,、發(fā)電機等各種領域,。
1. 核磁共振和核磁共振成像
超導線圈的代表性應用包括化學和物理學領域的分析儀器——核磁共振波譜儀(NMR)以及用于醫(yī)療領域診斷成像的核磁共振成像(MRI)。這些裝置利用磁場中的原子核與特定頻率的電磁波之間的相互作用,,將超導線圈用作電磁鐵,,產生 強的磁場。
2.核聚變
磁約束聚變反應堆產生強磁場,,約束超高溫等離子體,,從而引發(fā)聚變反應。超導線圈負責在聚變反應堆中產生這種 強的磁場,。
聚變反應堆中使用的超導線圈有多種類型,,例如超導環(huán)形線圈、超導中心螺線管,、超導螺旋線圈和超導極向線圈,,并且它們根據(jù)聚變反應堆的形狀而變化。
3.直線電機
在直線電機車中,,車輛內部放置超導線圈,,為車輛提供動力。這些超導線圈采用南北極交替排列的方式,,地面上也放置有推進線圈(普通電磁鐵)和懸浮線圈,,南北極交替排列。
車輛的推進力來自推進線圈和超導線圈之間的吸引力和排斥力,。當超導磁體通過時,,電流會流過懸浮線圈,產生磁場,。這使得車輛上的超導線圈和懸浮線圈之間產生磁力,使車輛懸浮起來,。
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