109年:放射器材(2)
下列關於超導磁鐵( superconducting magnet )的敘述,何者錯誤?
A當溫度高於臨界溫度時,超導材料會失去其電阻
B超導磁鐵是利用電生磁的原理
C超導磁鐵會比永久磁鐵產生較大的雜散磁場( fringe field )
D超導磁鐵能比永久磁鐵產生較大的主磁場
詳細解析
本題觀念:
本題為反向題,考超導磁鐵(superconducting magnet)的基本特性。超導體的核心特性是:當溫度低於臨界溫度(critical temperature, Tc)時電阻降為零;溫度高於 Tc 時,超導性消失、電阻恢復。選項 A 描述方向相反,故為錯誤敘述(答案)。
選項分析
(A) 當溫度高於臨界溫度時,超導材料會失去其電阻 ❌ 錯誤陳述(=答案) 此敘述完全相反。超導材料在溫度低於 Tc 時才會失去電阻(達到零電阻狀態);當溫度高於 Tc 時,超導性消失,電阻恢復為正常導體。MRI 超導磁鐵使用的鈮鈦合金(NbTi)臨界溫度約 10 K,通常浸泡在液氦(4.2 K)中維持超導狀態。
(B) 超導磁鐵是利用電生磁的原理 ✅ 正確陳述 超導磁鐵透過在超導線圈中通入大電流,依安培定律(Ampere's law)產生強大磁場,即「電磁感應」或「電生磁」原理。這與永久磁鐵(利用鐵磁材料的固有磁性)不同。
(C) 超導磁鐵會比永久磁鐵產生較大的雜散磁場(fringe field) ✅ 正確陳述 超導磁鐵可產生 1.5T–3T 甚至更高的主磁場,其外洩的雜散磁場(fringe field / stray field)範圍相對較大。相比之下,永久磁鐵場強低(約 0.15–0.4T),且鐵軛(i
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