Ce este supraconductor: tipuri, materiale și proprietăți

Există două tipuri de materiale, cum ar fi metalele, precum și izolatorii. Metalele permit fluxul de electroni și transportă sarcina electrică cu ele, cum ar fi argintul, cuprul etc., în timp ce izolatorii dețin electroni și nu vor permite fluxul de electroni precum lemnul, cauciucul etc. În secolul al XX-lea, noi metode de laborator au fost dezvoltate de către fizicienii să răcească materialele la temperatura zero. El a început să investigheze unele elemente pentru a ști cum electricitate vor fi schimbate în condiții precum plumbul și mercurul, deoarece conduc electricitatea la o anumită temperatură fără rezistență. Au descoperit același comportament în mai mulți compuși, de la ceramică la nanotuburi de carbon. Acest articol discută o prezentare generală a supraconductorului.

Ce este supraconductor?

Definiție: Un material care poate conduce electricitatea fără rezistență este cunoscut sub numele de supraconductor. În majoritatea cazurilor, în unele materiale, cum ar fi compușii, altfel elementele metalice oferă o anumită rezistență la temperatura camerei, deși oferă rezistență scăzută la temperatura se numește temperatura sa critică.

supraconductor

Fluxul de electroni de la atom la atom se face frecvent folosind anumite materiale odată atinsă temperatura critică, prin urmare materialul poate fi numit material supraconductor. Acestea sunt utilizate în numeroase domenii, cum ar fi imagistica prin rezonanță magnetică și știința medicală. Majoritatea materialelor disponibile pe piață nu sunt supraconductive. Deci, trebuie să fie într-o stare de energie foarte scăzută pentru a se transforma în supraconductivi. Cercetările actuale se concentrează pe dezvoltarea compușilor pentru a se transforma în supraconductori la temperaturi ridicate.

Tipuri de supraconductori

Superconductorii sunt clasificați în două tipuri și anume tip-I și tip-II.

tipuri de supraconductori

Superconductor de tip I

Acest tip de supraconductor include părți conductoare de bază și acestea sunt utilizate în diferite domenii, de la cablarea electrică la microcipurile de pe computer. Aceste tipuri de supraconductori își pierd supraconductivitatea foarte simplu atunci când este plasat în câmpul magnetic la câmpul magnetic critic (Hc). După aceea, va deveni ca un dirijor. Aceste tipuri de semiconductori sunt, de asemenea, numiți ca supraconductori moi din cauza pierderii supraconductivității. Acești supraconductori se supun complet efectului Meissner. exemple de supraconductori sunt zinc și aluminiu.

Superconductor de tip II

Acest tip de supraconductor își va pierde supraconductivitatea încet, dar nu pur și simplu deoarece este dispus în câmpul magnetic exterior. Când observăm reprezentarea grafică dintre magnetizare și câmp magnetic, atunci când semiconductorul de al doilea tip este plasat într-un câmp magnetic, atunci își va pierde încet superconductivitatea.

Acest tip de semiconductori vor începe să-și piardă supraconductivitatea pe câmpul magnetic mai puțin semnificativ și își vor scădea total supraconductivitatea în câmpul magnetic critic superior. Condiția dintre câmpul magnetic critic mai ușor și câmpul magnetic critic mai mare se numește stare intermediară altfel stare de vortex.

Acest tip de semiconductor este, de asemenea, numit superconductori duri din cauza motivului pentru care își pierd supraconductivitatea încet, dar nu pur și simplu. Acești semiconductori vor asculta efectul lui Meissner, dar nu în totalitate. Cele mai bune exemple dintre acestea sunt NbN și Babi3. Acești supraconductori se aplică magneților supraconductori cu câmp puternic.

Materiale de supraconductivitate

Știm că există o mulțime de materiale disponibile în care unele dintre ele vor supraconduce. Cu excepția mercurului, supraconductorii originali sunt metale, semiconductori etc. Fiecare material diferit se va transforma într-un supraconductor la o temperatură puțin diversă.

Principala problemă prin utilizarea majorității acestor materiale este că acestea vor supraconduce în câteva grade de zero complet. Acest lucru înseamnă orice beneficiu pe care îl obțineți din lipsa de rezistență pe care aproape sigur o pierdeți prin includerea răcirii lor în locul primar.

Centrala electrică care obține electricitate la domiciliu în fire descendente, apoi supraconductoare, va zgomot strălucitor. Deci va conserva cantități enorme de energie epuizată. Cu toate acestea, dacă doriți să răciți piese uriașe și toate firele de transmisie din instalație pentru a completa zero, probabil veți pierde mai multă energie.

Proprietățile supraconductorului

Materialele supraconductoare prezintă câteva proprietăți uimitoare, care sunt esențiale pentru tehnologia actuală. Cercetarea cu privire la aceste proprietăți continuă să recunoască și să utilizeze aceste proprietăți în diferite domenii care sunt enumerate mai jos.

• Conductivitate infinită / rezistență electrică zero
• Efect Meissner
• Temperatura de tranziție / temperatura critică
• Josephson Currents
• Curent critic
• Curenți persistenți

Conductivitate infinită / rezistență electrică zero

În starea supraconductoare, materialul supraconductor ilustrează rezistența electrică zero. Când materialul este răcit sub temperatura de tranziție, atunci rezistența acestuia va fi redusă brusc la zero. De exemplu, Mercur prezintă rezistență zero sub 4k.

Efect Meissner

Când un superconductor este răcit sub temperatura critică, atunci nu permite câmpului magnetic să treacă în el. Această apariție în supraconductori este cunoscută sub numele de efect Meissner.

Temperatura de tranziție

Această temperatură este, de asemenea, cunoscută sub numele de temperatură critică. Când temperatura critică a unui material supraconductor schimbă starea de conducere de la normală la supraconductoare.

Josephson Current

Dacă cei doi supraconductori sunt împărțiți cu ajutorul filmului subțire în material izolant, atunci formează o joncțiune de rezistență scăzută pentru a găsi electronii cu perechea de cupru. Poate tunela de la o suprafață a joncțiunii la cealaltă suprafață. Deci, curentul datorită fluxului de perechi de cooperare este cunoscut sub numele de Josephson Current.

Curent critic

Când curentul furnizat printr-un conducător auto în condiția supraconductoare, atunci poate fi dezvoltat un câmp magnetic. Dacă debitul de curent crește dincolo de o anumită rată, atunci câmpul magnetic poate fi îmbunătățit, ceea ce este echivalent cu valoarea critică a conductorului la care acesta revine la starea sa obișnuită. Fluxul valorii curentului este cunoscut sub numele de curent critic.

Curenți persistenți

Dacă un inel supraconductor este aranjat într-un câmp magnetic peste temperatura sa critică, în prezent răcească inelul supraconductor sub temperatura sa critică. Dacă eliminăm acest câmp, atunci fluxul de curent poate fi indus în interiorul inelului datorită autoinductanței sale. Din legea Lenz, curentul indus se opune schimbării din flux care curge prin inel. Când inelul este plasat într-o stare supraconductivă, atunci fluxul de curent va fi indus pentru a continua fluxul de curent este denumit curentul persistent. Acest curent generează un flux magnetic pentru a face fluxul să curgă în tot inelul constant.

Diferența dintre semiconductor și supraconductor

Diferența dintre semiconductor și supraconductor este discutată mai jos.

Aplicații ale super-conductorului

Aplicațiile supraconductoarelor includ următoarele.

• Acestea sunt utilizate în generatoare, acceleratoare de particule, transport, motoare electrice , informatică, medicală, transmiterea puterii , etc.
• Superconductori utilizați în principal pentru crearea de electroimâni puternici în scanerele RMN. Deci acestea sunt folosite pentru a împărți. Ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru separarea materialelor magnetice și nemagnetice
• Acest conductor este utilizat pentru a transmite puterea pe distanțe mari
• Folosit în elemente de memorie sau stocare.

Întrebări frecvente

1). De ce superconductorii trebuie să fie reci?

Schimbul de energie va face ca materialul să fie mai fierbinte. Deci, făcând semiconductorul rece, este necesară o cantitate mai mică de energie pentru a bate electronii aproximativ.

2). Este aurul un superconductor?

Cei mai buni conductori la temperatura camerei sunt aurul, cuprul și argintul nu se transformă deloc în supraconductori.

3). Este posibil un superconductor la temperatura camerei?

Un superconductor la temperatura camerei este capabil să se afișeze superconductivitate la temperaturi în jur de 77 de grade Fahrenheit

4). De ce nu există rezistență în supraconductori?

Într-un supraconductor, rezistență electrică scade neașteptat la zero din cauza vibrațiilor și defectelor atomilor trebuie să provoace rezistență în interiorul materialului în timp ce electronii călătoresc prin el

5). De ce este un superconductor un Diamagnet perfect?

Când materialul supraconductor este ținut într-un câmp magnetic, atunci acesta împinge fluxul magnetic din corpul său. Când este răcit sub temperatura critică, acesta arată diamagnetism ideal.

Astfel, este vorba despre o privire de ansamblu asupra supraconductorului. Un supraconductor poate conduce electricitatea altfel transferând electroni de la un atom la altul fără rezistență. Iată o întrebare pentru dvs., care sunt exemplele unui supraconductor?
.