¿Qué es la levitación de superconductores?
Los superconductores son materiales especiales que tienen una resistencia eléctrica exactamente cero cuando se enfrían por debajo de una temperatura particular, que llamamos temperatura crítica. La resistencia es una propiedad que retiene el flujo de electricidad. Entonces, un objeto con resistencia cero conduciría la electricidad perfectamente. La conductividad es lo opuesto a la resistencia: es la tendencia a que fluya la electricidad. Un material de alta resistencia tiene mala conductividad y un material de baja resistencia tiene alta conductividad. Un conductor es cualquier material que conduzca electricidad. Entonces, los superconductores son materiales que son súper conductores (al menos a la temperatura adecuada). La superconductividad se descubrió en 1911. Se explica por la mecánica cuántica y es un estado en el que el interior del conductor no contiene líneas de campo magnético. Con la mayoría de los superconductores, es un cambio repentino que ocurre exactamente cuando se alcanza una temperatura particular en el proceso de enfriamiento de un metal. Estos se denominan superconductores de tipo I. Los superconductores de tipo II son aquellos en los que no es un cambio tan repentino.
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Los superconductores se consideran diamamanes perfectos. Un diamagnet es un material que muestra efectos magnéticos repulsivos cuando se coloca dentro de un campo magnético. O, en otras palabras, si coloca un diamagnet cerca de un imán regular, será empujado (o rechazado) de él. Todos los materiales son al menos algo diamagnéticos. Por esta razón, es posible hacer flotar un animal pequeño como una rana dentro de un campo magnético. A esto se le llama levitación diamagnética. Pero los superconductores son aún más diamagnéticos, por lo que puedes usarlos para hacer levitar cosas más fácilmente.
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Aplicaciones de la levitación en el transporte
Los superconductores en sí tienen muchas aplicaciones, y esas aplicaciones se encuentran en gran parte en forma de magnetismo. Al tener un material que se conduce perfectamente, puede construir algunos electroimanes increíblemente poderosos. Un electroimán es un imán que se crea al pasar una corriente eléctrica a través de una bobina de alambre. El campo magnético que crea es similar al de una barra magnética. Estos electroimanes se utilizan en aceleradores de partículas para descubrir más sobre el universo, pero también se pueden utilizar en máquinas de imágenes por resonancia magnética (MRI) en hospitales para tomar fotografías del interior del cuerpo humano. También se utilizan para crear filtros de radiofrecuencia (RF) y microondas en la tecnología de los teléfonos móviles. En el futuro, podrían usarse para construir redes inteligentes, almacenar electricidad y crear una refrigeración más eficiente. Pero los superconductores también se pueden usar para levitar vehículos para su transporte. La única aplicación actual de esto es el tren maglev. Maglev es la abreviatura de levitación magnética, y es una forma de construir un tren que se cierne sobre la plataforma por repulsión magnética. ¿Por qué quieres que flote? Bueno, una de las mayores fuentes de ineficiencia del transporte es la fricción, que ralentiza los vehículos. Al tener un vehículo suspendido en el aire, eliminas esa fricción y lo haces más eficiente y capaz de ir más rápido.
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Los trenes de levitación magnética funcionan mediante un proceso llamado suspensión electrodinámica (o EDS, para abreviar), en el que potentes electroimanes superconductores repelen el tren y lo hacen flotar en el aire. Si bien se pueden usar imanes regulares (como imanes de barra e imanes de herradura), el uso de electroimanes potentes semiconductores es común porque son más fuertes y fáciles de controlar.
Resumen de la lección
Un superconductor es un material que conduce la electricidad perfectamente cuando se enfría por debajo de una determinada temperatura crítica. Este es un cambio repentino que ocurre en el momento en que alcanza esta temperatura crítica. Al tener un conductor de electricidad perfecto, puede crear electroimanes increíblemente poderosos. Y esta es la forma principal en que se aplican los superconductores. Tener poderosos electroimanes superconductores nos permite crear máquinas de resonancia magnética, que toman fotografías del interior del cuerpo humano. Pero también nos permite desarrollar una tecnología de transporte inteligente. El ejemplo más significativo de esto es el tren maglev. Los imanes pueden atraer o repeler. El tren maglev aprovecha las propiedades repulsivas del magnetismo para hacer levitar un tren sobre las vías. Esto reduce la fricción y hace que el tren sea más eficiente y mucho más rápido que la mayoría de los que se utilizan en la actualidad.
Imagenología Médica: rayos X, resonancia magnética
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