电磁铁和超导磁悬浮
安培发现了通电螺线管具有磁性,后人又进一步发现:通过螺线管的电流强度越强,它的磁性也越强;螺线管的匝数越多,它的磁性也越强;在螺线管中插入铁棒以后,它的磁场会大大加强。

大家知道,地球本身处于一个天然磁场中,地面附近的地磁场约为5×10-5特斯拉左右。一般的永久磁铁两极附近的磁场,可以达到0.4~0.7特斯拉。由于铁磁材料的限制,要造出更强的永久磁体是十分困难的。
人们利用通电螺线管以上的特点,制成了电磁铁。常用的电磁铁大都做成U形,目的是让它两个磁极可以同时吸引物体。巨大的电磁铁里可以通过强大的电流,从而产生强大的磁场,充当电磁起重机的提手,吸起很沉重的铁块。变压器铁芯中的磁场可达近2特斯拉。
从理论上讲,常规电磁体可以通过增加电流来获得任意大小的磁场。但是,由于线圈中有电阻,电流在电磁铁中工作又要产生大量的热,这样,就必须进行冷却,所以在工程技术上想要获得10特斯拉以上的磁场就十分困难了:一个10特斯拉的常规电磁体,供电要高达1600千瓦,每分钟要用4500千克水进行冷却……这都是由于导体中有电阻造成的。电流通过有电阻的导体,就要有热效应,产生的热和电流的平方成正比。

有人早就想过,既然Q=I2Rt,如果电阻R=0,电流的热效应不就没有了吗?不管电流强度有多大,岂不是都不产生废热了吗?超导体的研究与开发,打开了零电阻的大门,也为制造强磁场超导磁体指出了方向。
从发现超导体以后,人们利用超导体来制造新式的“电磁铁”——超导磁体了。几特斯拉的超导磁体,只要几百瓦的功率就够了,既不损耗多少电能,又可以免除冷却设备。如今,十几特斯拉的超导磁体已经问世,产生的是恒定磁场。
在攀登恒定强磁场的“登山比赛”中生气勃勃的超导磁体遥遥领先了!

超导磁体本身很轻巧,又能产生极强大的磁场,这就为制造超导磁悬浮列车创造了条件。磁悬浮的设想很简单:让两个相斥的磁体在一起,一个磁体放在地下,另一个磁体就会被那斥力托起来,这当然需要极强的磁场了。

超导磁悬浮列车已经由幻想变成了现实,这种列车每节车厢下边的车轮旁边,都安装有小型超导磁体;在轨道两旁,埋设有一系列闭合的铝环。当列车向前运动的时候,超导磁体向轨道面产生强大的磁场,并和地下的铝环相对运动,在铝环内出现了大量电流。由于超导磁体(磁场)和铝环(电流)交互作用,产生了一个向上的力,把列车凌空托起,飞也似地驶去了。
利用超导磁体实现磁悬浮,在航天技术中也很有用。火箭上天之前要在导轨上运行一段距离。由于火箭的导板和轨道间的接触造成剧烈振动,使得一般火箭在轨道上的速度被限制在1500米/秒以下,把悬浮车的那套办法移植到火箭发射系统上,发射速度可以提高到5000米/秒。
