超導磁鐵（Superconducting Magnet）

超導磁鐵（Superconducting Magnet）
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂的超導磁鐵，是一種由超導金屬線圈所纏繞成的電磁鐵，因為是超導體，所以具有超導體的兩種特性：零電阻和反磁性。可以產生比一般電磁鐵還要大的磁場，沒有電阻故可以承受強大的電流，而不用擔心超導金屬線圈過熱而燒毀的問題，而且幾乎不會損耗能量，是非常好的材料，但缺點必須在低溫中進行。

超導體的特性: 零電阻:一般導體中，將電流流經導體的行為看成一連串微小的電子通過一些巨大的離子晶格，此時電子會撞擊晶格而損耗掉電流的能量，所以溫度越高，電子運動越快，導致撞擊晶格的次數多，電阻就會越高。而超導體和一般導體不同的是，在當溫度大於導體的臨界溫度(T>Tc)時，超導體維持一般的特性，當溫度小於臨界溫度(T<Tc)時，通過超導體的電流則不受晶格影響，不損失能量，所以電阻趨近於零。

反磁性:一般導體中，改變的磁場可以感應出抵抗磁場改變的電流，而在超導體中，感應的電流可以變的非常大，最後磁場和反磁場就會互相抵消而導致超導體內沒有磁場，即為超導體的反磁性。

因為在傳統超導體中，超導體的臨界溫度通常都接近絕對零度(約在10 K左右)，因此傳統超導體也稱為低溫超導體，這樣的低溫導致傳統超導體只能存在實驗室中，近年來研發出了高溫超導體，臨界溫度可達到100 K，而容易取得的液態氮的溫度約為77 K，讓高溫超導體變的較為普遍，超導磁鐵也因此誕生。因為具有數十萬高斯的超強磁場，日本便研發出了磁浮列車，利用超導磁鐵的反磁性讓列車浮起，藉此可以除去鐵軌的阻力和摩擦後所損耗的能量，並能加快列車的速度(約可達500 km/hr)。這點雖然用電磁鐵也能做到，但浮起來的高度不夠，日本又位於地震帶上，一旦地震就容易造成危險，所以超導磁鐵還是磁浮列車的材料首選。

參考資料: 1.http://en.wikipedia.org/wiki/Superconducting_magnet
2.http://en.wikipedia.org/wiki/Superconductor