Co je supravodič: typy, materiály a vlastnosti

Existují dva typy materiálů, jako jsou kovy a izolátory. Kovy umožňují tok elektronů a přenášejí s nimi elektrický náboj, jako je stříbro, měď atd., Zatímco izolátory drží elektrony a nedovolí tok elektronů, jako je dřevo, guma atd. Ve 20. století byly vyvinuty nové laboratorní metody fyzici ochladit materiály na nulovou teplotu. Začal vyšetřovat některé prvky, aby věděl, jak elektřina se změní za takových podmínek, jako je olovo a rtuť, protože vedou elektřinu za určité teploty bez odporu. Objevili stejné chování u několika sloučenin, jako od keramiky po uhlíkové nanotrubice. Tento článek pojednává o přehledu supravodiče.

Co je supravodič?

Definice: Materiál, který může vést elektřinu bez odporu, se nazývá supravodič. Ve většině případů, v některých materiálech, jako jsou sloučeniny, jinak kovové prvky nabízejí určité množství odporu při pokojové teplotě, i když nabízejí nízký odpor při teplota se nazývá jeho kritická teplota.

supravodič

Tok elektronů z atomu na atom se často provádí za použití určitých materiálů, jakmile dosáhnou kritické teploty, proto lze materiál nazývat supravodivý materiál. Ty se používají v mnoha oblastech, jako je magnetická rezonance a lékařská věda. Většina materiálů dostupných na trhu není supravodivá. Musí být tedy ve stavu s velmi nízkou energií, aby se změnili na supravodivý. Současný výzkum se zaměřuje na vývoj sloučenin, které se při vysokých teplotách stávají supravodivými.

Druhy supravodičů

Supravodiče se dělí na dva typy, jmenovitě typ I a typ II.

typy supravodičů

Supravodič typu I

Tento druh supravodiče zahrnuje základní vodivé části, které se používají v různých oblastech od elektrické kabeláže po mikročipy v počítači. Tyto typy supravodičů ztrácejí supravodivost velmi jednoduše, pokud jsou umístěny v magnetickém poli v kritickém magnetickém poli (Hc). Poté bude jako dirigent. Tyto typy polovodiče jsou také pojmenovány jako měkké supravodiče z důvodu ztráty supravodivosti. Tyto supravodiče se plně řídí Meissnerovým efektem. The příklady supravodičů jsou zinek a hliník.

Supravodič typu II

Tento druh supravodiče ztratí svoji supravodivost pomalu, ale ne jednoduše, protože je uspořádán ve vnějším magnetickém poli. Když sledujeme grafické znázornění mezi magnetizací vs. magnetickým polem, když je polovodič druhého typu umístěn v magnetickém poli, ztratí pomalu svoji supravodivost.

Tento druh polovodičů začne ztrácet svoji supravodivost na méně významném magnetickém poli a úplně upustí od své supravodivosti při vyšším kritickém magnetickém poli. Podmínka mezi slabším kritickým magnetickým polem a vyšším kritickým magnetickým polem se nazývá přechodný stav, jinak stav víření.

Tento typ polovodičů je také pojmenován jako tvrdé supravodiče, protože ztrácejí supravodivost pomalu, ale ne jednoduše. Tyto polovodiče se budou řídit účinkem Meissnera, ale ne úplně. Nejlepší příklady jsou NbN a Babi3. Tyto supravodiče jsou použitelné pro supravodivé magnety se silným polem.

Supravodivé materiály

Víme, že existuje spousta materiálů, kde některé z nich budou supravodivé. S výjimkou rtuti jsou původními supravodiči kovy, polovodiče atd. Každý jiný materiál se při trochu odlišné teplotě změní na supravodič.

Hlavním problémem při použití většiny těchto materiálů je, že budou supravodit za několik stupňů úplné nuly. To znamená jakoukoli výhodu, kterou dosáhnete nedostatkem odporu, který téměř jistě ztratíte zahrnutím jejich ochlazení na primárním místě.

Elektrárna, která do vašeho domu získává elektřinu směrem dolů a poté supravodivé vodiče, bude brilantně šumět. Zachová tedy obrovské množství vyčerpané energie. Pokud však chcete ochladit obrovské části a všechny přenosové vodiče v zařízení na dokončení nuly, pravděpodobně budete plýtvat více energie.

Vlastnosti supravodiče

Supravodivé materiály vykazují některé úžasné vlastnosti, které jsou pro současnou technologii nezbytné. Výzkum těchto vlastností stále pokračuje v rozpoznávání a využívání těchto vlastností v různých oblastech, které jsou uvedeny níže.

• Nekonečná vodivost / nulový elektrický odpor
• Meissnerův efekt
• Přechodová teplota / kritická teplota
• Josephsonovy proudy
• Kritický proud
• Trvalé proudy

Nekonečná vodivost / nulový elektrický odpor

V supravodivém stavu supravodivý materiál ilustruje nulový elektrický odpor. Když je materiál ochlazen pod svou přechodovou teplotou, pak se jeho odpor náhle sníží na nulu. Například Merkur vykazuje nulový odpor pod 4k.

Meissnerův efekt

Když je supravodič ochlazen na kritickou teplotu, pak to neumožňuje, aby v něm prošlo magnetické pole. Tento výskyt v supravodičích je známý jako Meissnerův jev.

Teplota přechodu

Tato teplota je také známá jako kritická teplota. Když kritická teplota supravodivého materiálu mění vodivý stav z normálního na supravodivý.

Josephson Current

Pokud jsou dva supravodiče rozděleny pomocí tenkého filmu na izolační materiál, vytvoří se spojení s nízkým odporem k nalezení elektronů s měděným párem. Může tunelovat z jednoho povrchu křižovatky na druhý povrch. Takže proud kvůli toku měděných párů je známý jako Josephsonův proud.

Kritický proud

Když je proud dodáván přes a Řidič za podmínek supravodivosti pak může vzniknout magnetické pole. Pokud se tok proudu zvýší nad určitou rychlost, pak lze magnetické pole zvýšit, což je ekvivalentní s kritickou hodnotou vodiče, při které se vrátí do svého obvyklého stavu. Tok aktuální hodnoty je znám jako kritický proud.

Trvalé proudy

Pokud je supravodivý prstenec uspořádán v magnetickém poli nad jeho kritickou teplotou, v současné době ochlazujte supravodičový kruh pod jeho kritickou teplotu. Pokud toto pole odstraníme, pak tok proudu může být indukován uvnitř kruhu kvůli jeho vlastní indukčnosti. Podle Lenzova zákona je indukovaný proud proti změně toku, který protéká prstencem. Když je prstenec umístěn v supravodivém stavu, bude indukován tok proudu, aby pokračoval tok proudu, je pojmenován jako trvalý proud. Tento proud generuje magnetický tok, aby tok protékal konstantním prstencem.

Rozdíl mezi polovodičem a supravodičem

Rozdíl mezi polovodičem a supravodičem je popsán níže.

Aplikace superdirigenta

Mezi aplikace supravodičů patří následující.

• Používají se v generátorech, urychlovačích částic, dopravě, elektromotory , výpočetní, lékařské, přenos síly , atd.
• Supravodiče se používají hlavně k vytváření výkonných elektromagnetů v MRI skenerech. Ty se tedy používají k rozdělení. Mohou být také použity k oddělení magnetických a nemagnetických materiálů
• Tento vodič se používá k přenosu energie na velké vzdálenosti
• Používá se v paměťových nebo úložných prvcích.

Časté dotazy

1). Proč musí být supravodiče chladné?

Díky výměně energie bude materiál žhavější. Takže po ochlazení polovodiče je zapotřebí menší množství energie k přibližně klepání elektronů.

2). Je zlato supravodič?

Nejlepší vodiče při pokojové teplotě jsou zlato, měď a stříbro se vůbec nestanou supravodivými.

3). Je možný supravodič pokojové teploty?

Supravodič při pokojové teplotě je schopen ukázat supravodivost při teplotách kolem 77 stupňů Fahrenheita

4). Proč v supravodičích není odpor?

V supravodiči je elektrický odpor neočekávaně klesne na nulu kvůli vibracím a chyby atomů musí způsobit odpor v materiálu, zatímco elektrony procházejí

5). Proč je supravodič dokonalým Diamagnetem?

Když je supravodivý materiál udržován v magnetickém poli, vytlačuje magnetický tok ze svého těla. Po ochlazení na kritickou teplotu vykazuje ideální diamagnetismus.

Jedná se tedy o přehled supravodiče. Supravodič může vést elektřinu, jinak přenášet elektrony z jednoho atomu na druhý bez odporu. Zde je otázka, jaké jsou příklady supravodiče?
.