Có ba loại nam châm: tạm thời, vĩnh cửu và điện.
–Nam châm vĩnh cửu (permanent magnet) là loại vật chất mà một khi được từ hóa và trở thành nam châm thì từ tính (magnetism) còn giữ mãi không mất.
–Nam châm tạm thời (temporary magnet) là loại kim khí khi ở trong một từ trường thì trở thành nam châm. Nếu đi ra khỏi từ trường thì mất đi từ tính. Thí dụ bạn để một cây đinh gần một nam châm thì cây đinh đó cũng trở thành một nam châm và có thể hút vật kim khí khác.
–Nam châm điện (electromagnet) là loại nam châm sinh ra bằng điện. Một sợi dây điện quấn chung quanh một lõi sắt. Khi có dòng điện chạy qua dây điện thì lõi sắt trở thành một thỏi nam châm, đó là nam châm điện.
Năm 1991, lần đầu tiên các nhà khoa học phát hiện ra vật chất dẫn điện có tính năng hoàn toàn không có điện trở và gọi đó là chất siêu dẫn. Có thể định nghĩa: “Chất siêu dẫn là những chất tồn tại ở nhiệt độ cực thấp, khi dòng điện chạy qua không có kháng trở”
Qua quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã tìm ra những đặc tính cơ bản của chất siêu dẫn. Đó là:
Đặc tính thứ nhất: Nếu truyền một dòng điện vào một mạch làm bằng chất siêu dẫn thì dòng điện sẽ chạy trong đó mãi không suy giảm, vì chúng không gặp trở kháng nào trên đường đi.
Đặc tính thứ hai: Những chất siêu dẫn ở nhiệt độ thấp có thể tạo ra từ trường rất mạnh.
Chính với đặc tính thứ hai trên của chất siêu dẫn mà con người đã ứng dụng và tạo ra loại nam châm mạnh nhất, gọi là nam châm siêu dẫn.
Nam châm siêu dẫn là một loại nam châm điện, cực mạnh dùng chất siêu dẫn. Nó có thể tạo ra lực từ trường rất mạnh mà hiện nay người ta đã ứng dụng để nhấc bổng cả con tàu điện.
Về cấu tạo của loại nam châm này: Đó là loại nam châm mà sợi dây điện quấn quanh lõi nam châm làm bằng chất siêu dẫn.
Hiện nay nam châm siêu dẫn chủ yếu là nam châm vĩnh cửu từ đất hiếm. Một Ứng dụng quan trọng của đất hiếm là để sản xuất nam châm vĩnh cửu cho máy phát điện, ổ đĩa, mô tơ. Nam châm đất hiếm hiện vẫn đang là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất.
Ứng dụng quan trọng khác của đất hiếm,là làm các vật liệu siêu dẫn. Nếu như nam châm đất hiếm là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất thì nam châm siêu dẫn là loại nam châm cực mạnh mà không có loại nam châm vĩnh cửu nào mạnh bằng. Như vậy, chỉ với việc cấu tạo thêm sợi dây điện siêu dẫn quấn quanh lõi nam châm vĩnh cửu đất hiếm, nó đã tạo thành loại nam châm với độ mạnh tăng lên rất nhiều.
Do chất siêu dẫn chỉ hoạt động tốt khi ở nhiệt độ thấp. Vì vậy để siêu nam châm tạo ra từ trường mạnh thì cũng phải để nó trong môi trường nhiệt độ thấp.
Nam châm siêu dẫn được ứng dụng tạo ra những thành tựu kỳ diệu trên thế giới.Giả dụ như làm đệm từ trường (cho phép tàu siêu tốc lơ lửng được trên đường ray)
Tạo ra máy gia tốc mạnh để nghiên cứu đặc tính gốc của nguyên tử.
Năm 2014 , một nam châm siêu dẫn khổng lồ, nặng 17 tấn, rộng gần 16 mét đã được vận chuyển thành công từ Long Island, New York đến Illinois.
Các nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi ở Illinois cần một nam châm siêu dẫn để nghiên cứu các hạt hạ nguyên tử bí ẩn gọi là muon, giúp họ tìm hiểu thêm về các hạt chưa được khám phá và nhiều hơn nữa về bản chất của vũ trụ. Họ đã tìm thấy một Nam Châm Siêu Dẫn đã qua sử dụng tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven ở Long Island, New York. Nếu các nhà khoa học Fermilab, Illinois có thể di chuyển nam châm, họ có thể có nó.
Nam châm, được chế tạo vào những năm 90 tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven ở New York, đã tồn tại trong 10 năm không sử dụng trước khi người ta quyết định rằng nó sẽ được sử dụng tốt hơn tại Fermilab ở Illinois. Tuy nhiên, nam châm không thể bị tháo rời. Và nó phải được vận chuyển hết sức cẩn thận vì chỉ cần một cú vặn dù chỉ vài milimet cũng có thể làm hỏng hệ thống dây điện bên trong của nó mà không thể sửa chữa được. Và thế là bắt đầu một cuộc phiêu lưu điên rồ nghe có vẻ khó tin và khó khăn nhất từ trước đến nay: Vận chuyển nam châm 3.200 dặm từ New York đến Illinois mà không phá hủy hoặc xoắn bất kỳ vòng siêu dẫn cực kỳ mỏng manh và phức tạp nào của nó.
Tạp chí Symmetry báo cáo rằng nam châm được vận chuyển trên một chiếc sà lan từ Long Island đến Florida, sau đó được gửi qua một loạt các con sông đến tận Illinois, nơi “một chiếc xe tải được thiết kế đặc biệt nhẹ nhàng chở nó đi hết quãng đường còn lại đến Fermilab.”
Đó là chưa kể đến phần đế bằng thép của nó, vốn liên quan đến việc tái thiết và đã chiếm phần tốt trong năm ngoái: Symmetry báo cáo rằng có hai chục bộ phận thép nặng 26 tấn và hàng chục bộ phận nhỏ hơn 11 tấn đã được tham gia, nghe có vẻ giống như trò chơi ghép hình nặng nhất bao giờ hết.
Và đây là hành trình vận chuyển nam châm 17 tấn khó khăn và điên rồ!
Những con số.
Trọng lượng Nam Châm. 17 tấn.
Bề rộng của nam châm. Gần 16 mét.
Khoảng cách vận chuyển. 3.200 dặm, tương đương khoảng 5.150 kilometer.
Bề rộng trung bình của một làn đường. Khoảng 10 feet đến 15 feet, tương đương khoảng 3 mét đến 4,6 mét.
Chi phí vận chuyển. 3.000.000 đô la.
Bắt đầu hành trình.
Nam châm được đặt tại tòa nhà 919, Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, ở Long Island, New York.
Đội vận chuyển tạo ra một khung thép, chắc chắn xung quanh nam châm, để bảo vệ nó trong quá trình vận chuyển.
Với lớp thép bảo vệ xung quanh, giờ đây trọng lượng vận chuyển đã là 53 tấn.
Với những con lăn, đòn bẩy và những bệ đỡ, đội vận chuyển đã đưa nam châm lên một chiếc xe tải, đã cải tiến gồm 64 bánh, để có thể vận chuyển nam châm.
Vào giữa đêm của ngày khởi hành, với sự trợ giúp của cảnh sát dẫn đường, chiếc xe tải 64 bánh bắt đầu chạy dọc theo đường William Floyd Parkway. Họ đóng hoàn toàn đường theo kiểu cuốn chiếu, mỗi lần nhích khoảng 150 mét đến 300 mét.
Kích thước của nam châm chiếm chọn 4 làn đường của William Floyd Parkway. Nhiều cây ven đường bị cưa bỏ để phục vụ cho việc vận chuyển.
Tốc dộ di chuyển tối đa 24 kilometer một giờ.
Sau hơn 2 giờ di chuyển chậm chạp, chiếc xe 64 bánh đã đến bến tàu Long Island.
Một siêu cần cẩu, cẩn thận cẩu nam châm, với tổng trọng lượng 53 tấn, lên một xà lan đặc biệt.
Trong 3 tuần rưỡi, với sự trợ giúp của chiếc tàu kéo, Trident and Miss Katie, chiếc xà lan cẩn thận di chuyển xuống dọc theo bờ Đông, vòng qua Florida, và đi vào vịnh Mexico.
Trong quá trình di chuyển trên biển, có lúc vì sóng to, xà lan phải tạm neo đậu tại Vịnh Chesapeake trong 5 ngày.
Chiếc xà lan tiếp tục di chuyển qua Mississippi, Illinois và chạy dọc sông Del Plaines. Nó chỉ tạm dừng một làn để đợi sương mù tan ở Tennessee.
Tại Illinois, siêu cần cẩu một lần nữa cẩn thận cẩu nam châm lên lại chiếc xe tải 16 bánh. Xe tải tiếp tục vận chuyển nam châm trên những con đường lớn của Illinois trong 3 đêm.
Cuối cùng sau hơn 1 tháng di chuyển, nam châm đã đến Fermilab, Illinois vào lúc 4 giờ sáng. Nó sẽ được các nhà khoa học kiểm tra cẩn thận trước khi sử dụng.
Em là gà…!