Hi ha dos tipus de materials com els metalls i els aïllants. Els metalls permeten el flux d’electrons i porten càrrega elèctrica com la plata, el coure, etc., mentre que els aïllants contenen electrons i no permetran el flux d’electrons com la fusta, el cautxú, etc. Al segle XX, es van desenvolupar nous mètodes de laboratori físics per refredar els materials a temperatura zero. Va començar a investigar alguns elements per saber com funcionava electricitat es canviaran en condicions com el plom i el mercuri, ja que condueixen l’electricitat a una temperatura determinada sense resistència. Han descobert el mateix comportament en diversos compostos, com des de ceràmica fins a nanotubs de carboni. En aquest article es discuteix una visió general del superconductor.
Què és el superconductor?
Definició: Un material que pot conduir l’electricitat sense resistència es coneix com a superconductor. En la majoria dels casos, en alguns materials, com ara compostos, els elements metàl·lics ofereixen una certa resistència a temperatura ambient, tot i que ofereixen una baixa resistència a temperatura s’anomena temperatura crítica.
superconductor
Els electrons que flueixen d’un àtom a un àtom es fan freqüentment utilitzant certs materials un cop assolida la temperatura crítica, per tant, el material es pot anomenar material superconductor. S’utilitzen en nombrosos camps com la ressonància magnètica i la ciència mèdica. La majoria dels materials disponibles al mercat no són superconductors. Per tant, han d’estar en un estat d’energia molt baixa per convertir-se en superconductors. La investigació actual se centra en el desenvolupament de compostos per convertir-se en superconductors a altes temperatures.
Tipus de superconductors
Els superconductors es classifiquen en dos tipus: tipus I i tipus II.
tipus de superconductors
Superconductor de tipus I
Aquest tipus de superconductor inclou peces conductores bàsiques que s’utilitzen en diferents camps, des del cablejat elèctric fins als microxips de l’ordinador. Aquests tipus de superconductors perden la seva superconductivitat molt senzillament quan es col·loca al camp magnètic al camp magnètic crític (Hc). Després d’això, esdevindrà com un director d’orquestra. Aquests tipus de semiconductors també s’anomenen superconductors tous a causa de la pèrdua de superconductivitat. Aquests superconductors obeeixen completament l’efecte Meissner. El exemples de superconductors són de zinc i alumini.
Superconductor tipus II
Aquest tipus de superconductor perdrà la seva superconductivitat lentament, però no simplement, ja que es disposa dins del camp magnètic exterior. Quan observem la representació gràfica entre la magnetització i el camp magnètic, quan el segon semiconductor es col·loca dins d’un camp magnètic, perdrà la seva superconductivitat lentament.
Aquest tipus de semiconductors començaran a perdre la seva superconductivitat en el camp magnètic menys significatiu i cauran totalment la seva superconductivitat en el camp magnètic crític més alt. La condició entre el camp magnètic crític més lleuger i el camp magnètic crític superior s’anomena estat intermedi, en cas contrari, estat de vòrtex
Aquest tipus de semiconductor també s’anomena superconductors durs a causa de la pèrdua de la seva superconductivitat lentament, però no simplement. Aquests semiconductors obeiran l’efecte de Meissner però no totalment. Els millors exemples són NbN i Babi3. Aquests superconductors són aplicables als imants superconductors de camp fort.
Materials de superconductivitat
Sabem que hi ha molts materials disponibles on alguns d’ells superconduiran. Excloent el mercuri, els superconductors originals són metalls, semiconductors, etc. Cada material diferent es convertirà en un superconductor a una temperatura poc diversa.
El principal problema en utilitzar la majoria d’aquests materials és que superconduiran en uns quants graus de zero complet. Això significa que qualsevol benefici que obtingueu de la manca de resistència que gairebé segur que perdeu incloent-los al lloc principal.
La central elèctrica que obtindrà electricitat a la vostra llar en cables descendents i superconductors farà un soroll brillant. Així, es conservarà una gran quantitat d’energia esgotada. Tanmateix, si voleu refredar peces enormes i tots els cables de transmissió de la planta fins a completar el zero, probablement malgastareu més energia.
Propietats del superconductor
Els materials superconductors mostren algunes propietats sorprenents que són essencials per a la tecnologia actual. Les investigacions sobre aquestes propietats encara continuen per reconèixer i utilitzar aquestes propietats en diversos camps que es detallen a continuació.
- Conductivitat infinita / Resistència elèctrica zero
- Efecte Meissner
- Temperatura de transició / temperatura crítica
- Corrents de Josephson
- Corrent crític
- Corrents persistents
Conductivitat infinita / Resistència elèctrica zero
En la condició de superconductor, el material superconductor il·lustra la resistència elèctrica nul·la. Quan el material es refredi sota la seva temperatura de transició, la seva resistència es reduirà a zero sobtadament. Per exemple, Mercuri presenta una resistència nul·la per sota de 4 k.
Efecte Meissner
Quan un superconductor es refreda sota la temperatura crítica, no permet que el camp magnètic hi passi. Aquesta ocurrència en superconductors es coneix com a efecte Meissner.
Temperatura de transició
Aquesta temperatura també es coneix com a temperatura crítica. Quan la temperatura crítica d’un material superconductor canvia l’estat conductor de normal a superconductor.
Josephson Current
Si els dos superconductors es divideixen amb l'ajut de pel·lícules primes en material aïllant, es forma una unió de baixa resistència per trobar els electrons amb parell de coure. Pot fer túnels des d’una superfície de la unió fins a l’altra superfície. Així doncs, el corrent a causa del flux de parells de cooperes es coneix com a corrent de Josephson.
Corrent crític
Quan el corrent subministrat mitjançant un conductor a condició de superconductor, es pot desenvolupar un camp magnètic. Si el flux de corrent augmenta més enllà d’una certa velocitat, es pot millorar el camp magnètic, que equival al valor crític del conductor en què aquest torna a la seva condició habitual. El flux de valor del corrent es coneix com el corrent crític.
Corrents persistents
Si un anell superconductor està disposat en un camp magnètic per sobre de la seva temperatura crítica, actualment refredi l'anell superconductor sota la seva temperatura crítica. Si eliminem aquest camp, el flux de corrent es pot induir dins de l'anell a causa de la seva autoinductància. Des de la llei de Lenz, el corrent induït s’oposa al canvi dins del flux que flueix a través de l’anell. Quan l'anell es col·loca en una condició superconductora, s'induirà el flux de corrent per continuar el flux de corrent que s'anomena corrent persistent. Aquest corrent genera un flux magnètic per fer que el flux flueix per tot l'anell constant.
Diferència entre semiconductor i superconductor
A continuació es parla de la diferència entre semiconductor i superconductor.
| Semiconductor | Superconductor |
| La resistivitat del semiconductor és finita | La resistivitat d'un superconductor és nul·la |
| En això, la repulsió d'electrons condueix a una resistivitat finita. | En això, l'atracció d'electrons condueix a la pèrdua de resistivitat |
| Els superconductors no mostren un diamagnetisme perfecte | Els superconductors mostren un diamagnetisme perfecte |
| La bretxa energètica d’un superconductor és de l’ordre d’alguns eV.
| La bretxa energètica dels superconductors és de l’ordre de 10 ^ -4 eV. |
| La quantització del flux en superconductors és de 2e unitats. | La unitat d’un superconductor és e. |
Aplicacions del superconductor
Les aplicacions dels superconductors inclouen el següent.
- S’utilitzen en generadors, acceleradors de partícules, transport, motors elèctrics , informàtica, mèdica, transmissió de potència , Etc.
- Els superconductors s’utilitzen principalment per crear potents electroimants en escàners de ressonància magnètica. Per tant, s’utilitzen per dividir. També es poden utilitzar per separar materials magnètics i no magnètics
- Aquest conductor s’utilitza per transmetre energia a llargues distàncies
- S'utilitza en elements de memòria o emmagatzematge.
Preguntes freqüents
1). Per què els superconductors han de tenir fred?
L’intercanvi d’energia farà que el material sigui més calent. Per tant, fent que el semiconductor es refredi, es necessita una quantitat menor d’energia per fer caure els electrons aproximadament.
2). L’or és un superconductor?
Els millors conductors a temperatura ambient són l’or, el coure i la plata que no es converteixen en superconductors.
3). És possible un superconductor a temperatura ambient?
Un superconductor a temperatura ambient és capaç de mostrar-se superconductivitat a temperatures al voltant dels 77 graus Fahrenheit
4). Per què no hi ha resistència als superconductors?
En un superconductor, el resistència elèctrica cau inesperadament a zero a causa de les vibracions i defectes dels àtoms que poden causar resistència dins del material mentre els electrons hi viatgen.
5). Per què un superconductor és un diamagnet perfecte?
Quan el material superconductor es manté dins d’un camp magnètic, llavors expulsa el flux magnètic del seu cos. Quan es refreda a la temperatura crítica, mostra un diamagnetisme ideal.
Per tant, es tracta d’una visió general del superconductor. Un superconductor pot conduir electricitat en cas contrari transferir electrons d’un àtom a un altre sense resistència. Aquí teniu una pregunta, quins són els exemples d’un superconductor?
.
