Bí mật về nam châm mạnh nhất thế giới hiện nay

Nam châm ngày nay không còn trở nên xa lạ với đời sống của con người vì những giá trị hữu ích mà chúng đem vại cho chúng ta. Với sự phát triển không ngừng của khoa học mở ra cho chúng ta một kỷ nguyên mới về sự phát triển vượt bậc của con công nghệ sản xuất chế tạo. Một trong những bước tiến kỷ lục đó là sản xuất được chiếc nam châm điện mạnh nhất thế giới 45 Tesla. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về chiếc nam châm mạnh nhất thế giới này nhé.

NAM CHÂM ĐIỆN MẠNH NHẤT THẾ GIỚI LÀ GÌ?

 

Tính đến thời điểm hiện tại thì nam châm điện mạnh nhất trên thế giới là nam châm Bitter electromagnet. Đây là một loại nam châm điện được phát minh vào năm 1933. Nó được tạo ra bởi nhà vật lý người mỹ Francis Bitter sử dụng trong nghiên khoa học để tạo ra từ trường cực mạnh. Nam châm này đã được sử dụng để đạt được từ trường nhân tạo liên tục mạnh nhất trên trái đất, lên tới 45 teslas, tính đến trước 2019.

Tuy nhiên, đến giữa năm 2019, theo một nghiên cứu mới nhất được đăng tải Nature, các nhà khoa học tại Florida đã tạo ra cham châm mạnh nhất thế giới. Sức mạnh từ trường của nó đạt mốc 45,5 Tesla, phá vỡ kỷ lục 45 Tesla của nam châm điện Bitter electromagnet. Nam châm này là một nam châm siêu dẫn. Do vậy, xét về khía cạnh nam châm điện mạnh nhất thế giới thì nó vẫn thuộc về Bitter electromagnet.

Nam châm Bitter electromagnet đã tạo ra những kỷ lục bất ngờ. Sau đây là những thông tin về những kỷ lục này:

  • Trường liên tục mạnh nhất đạt được bằng nam châm này ở nhiệt độ phòng là 37,5 Tesla. Thí nghiệm này được thực hiện ở phòng thí nghiệm nam châm trường cao của đại học Radboud ở Nijmegen.
  • Từ trường nhân tạo liên tục mạnh nhất với 45 Tesla được tạo bởi một thiết bị lai bao gồm một nam châm Bitter electromagnet bên trong một nam châm siêu dẫn. Trong đó, nam châm điện trở này tạo ra 33,5 T và cuộn dây siêu dẫn tạo ra 11,5 T.

Để tạo ra từ trường mạnh như vậy, các nhà khoa học đã phải chuẩn bị đến 30 MW năng lượng và phải giữ nhiệt độ luôn ở mức -271 độ C ( – 456,43 độ F) bằng helium hóa lỏng. Ngay cả không sử dụng thì nam châm này vẫn phải được giữ lạnh. Bởi nếu nó nóng lên nhiệt độ phòng thì phải mất sáu tuần để làm mát trở lại nhiệt độ hoạt động của nó. Để nam châm này hoạt động, các nhà khoa học phải mất 1452 đô la mỗi giờ khi ở trong trường đầy đủ. Đây là nam châm lớn nhất có chi phí cao nhất phải bỏ ra.

NAM CHÂM ĐIỆN MẠNH NHẤT THẾ GIỚI ĐƯỢC TẠO RA NHƯ THẾ NÀO?

Nam châm Bitter electromagnet được chế tạo từ các tấm kim loại dẫn điện tròn và các miếng đệm cách điện. Các miếng đệm được xếp chồng lên nhau theo hình xoắn ốc thay vì cuộn dây. Dòng điện được chạy trong một đường xoắn ốc qua các tấm kim loại. Mục đích của việc thiết kế xếp chồng này là chịu được áp lực cơ học bên ngoài lớn bởi lực Lorentz tạo ra. Lực này là do từ trường tác dụng lên các điện tích chuyển động trong tấm và làm tăng bình phương cường độ từ trường ra ngoài.

Ngoài ra, nam châm còn có có nước lưu thông qua các lỗ trên các tấm như một chất làm mát. Thiết kế như vậy để mang đi sức nóng lớn gây ra trong các tấm bởi gia nhiệt điện trở do dòng điện lớn chảy qua chúng.

Như đã nói trên, nó được phát minh bởi nhà vật lý Francis Bitter. Đây cũng là lý do tại sao nam châm điện mạnh nhất thế giới có tên là Bitter electromagnet.

>> Xem thêm: Nhiệt độ hoạt động tốt của nam châm Neodymium

ĐẶC ĐIỂM CỦA NAM CHÂM ĐIỆN MẠNH NHẤT THẾ GIỚI

Nam châm điện siêu mạnh này có những ưu điểm lớn so với những nam châm mạnh khác. Nó được sử dụng ở những nơi cực kỳ cần thiết. Các lõi sắt ở trong nam châm này thông thường đều bão hòa, và giới hạn trong các trường khoảng 2 Tesla. Trong khi đó, nam châm siêu dẫn có thể tạo ra từ trường mạnh hơn nhưng lại bị giới hạn trong các trường từ 10 – 20 tesla. Do vậy, đối với các trường mạnh thuộc về điện trở điện từ nam châm của thiết kế Bitter sẽ được sử dụng.

Tuy nhiên, nó cũng có những nhược điểm nhất định. Đó là chúng đòi hỏi dòng điện rất cao và tản nhiệt lượng lớn. Dẫn tới phí để duy trì cho sự hoạt động của nó cũng là một con số không hề nhỏ.

Mặc dù có những nhược điểm, nam châm này vẫn là một phát minh vĩ đại. Nhờ thành quả nghiên cứu này mà hiện nay đã có nhiều ứng dụng tuyệt vời trong công nghiệp. Những nam châm nângnam châm tách sắt là một trong những ứng dụng hữu hiệu cho cuộc sống. Nó đã giải quyết được vấn đề nâng những vật sắt nặng một cách đơn giản và dễ dàng. Qua đó, thúc đẩy phát triển mạnh mẽ quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa trên thế giới và Việt Nam.

Nguồn : www.vuanamcham.vn

Related posts

Leave a Comment