Свръхпроводници са материали, способни да доведат до електричество, без да предлагате какъвто и да е вид съпротива, щом стигнат до температура много ниска, известна като критична температура. Също така направете линиите на магнитно поле не е в състояние да проникне през него, така че свръхпроводниците могат да се използват за насърчаване на магнитната левитация.
Вижте също: Проводници и изолатори - разбират разликите и характеристиките на всеки от тях
Как работят свръхпроводниците
Явлението свръхпроводимост може да се обясни само с квантова физика. Това явление се характеризира с Ефект на Майснер, което прави линиите на магнитното поле неспособни да проникнат през материалите свръхпроводници, ако тези материали се охлаждат до температури по-ниски от техните критични температури.
Вие първите свръхпроводници , които се появиха, трябваше да бъдат охладени изключително ниски температури. Изследванията на нови материали обаче позволиха да бъдат разработени и способни да проявяват свръхпроводимост при по-високи температури.
Наскоро, проучванията показват, че някои материали могат да станат свръхпроводящи температури много близки до околната средаобаче, за да се случи това, те трябва да бъдат обект на натискмноговисок.
Каква е връзката между свръхпроводимостта и температурата? Въпреки че отговорът не е толкова прост като въпроса, нека се опитаме да го разберем: металите като цяло са добрепроводници електричество, като мед, сребро и злато. Такава способност е свързана с вашата мярка за съпротивление, какво е изключителнониско.
Ниското съпротивление на металите от своя страна е свързано с голямото количество от електрони Безплатно, с отсъствие на примеси (в този контекст примесите са атоми на други елементи вътре в проводника) и с ред на кристалната структура, т.е. начина, по който атоми те са позиционирани един спрямо друг.
ако загряти, металите не са толкова добри в провеждането на електрически ток., по силата на нараствадававибрация на техните атоми - трептенето на тези атоми причинява повече сблъсъци с електроните в електрически ток, което затруднява шофирането. Ако обаче са в хладилник, металите започват да се водят дори по-лесно, отколкото при стайна температура, и, ако екстраполираме това охлаждане, ще достигнем точка, в която няма да има съпротива при преминаването на електричество.
Разсъжденията, свързани с охлаждането на металите и увеличаването на проводимостта, бяха изследвани от холандския физик хайкКамерлингхonnes (1853-1926), чрез охлаждане на проба от мживак при температура от -269 ° C. По това време Onnes осъзна, че съпротивлениена мживак изведнъжстананула когато достигне тази температура.
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
Около 20 години по-късно немски физици КарлМайснер и РобъртОксенфелд установи, че свръхпроводниците нарушават преминаването на линии на магнитно поле в тях.
В своите експерименти те открили, че когато свръхпроводник е изложен на външно магнитно поле, електрическите токове са образуван отвън, причинявайки появата на магнитно поле на повърхността на свръхпроводника, което се противопоставя на магнитното поле. външен. Чрез този феномен, който понастоящем се нарича ефект на Майснер, е възможно влаковете да левитират, както е в случая с маглев:
Видове свръхпроводници и техните материали
Свръхпроводниците са клас материали, които показват промяна в състоянието, което ги кара да се прехвърлят електрически заряди без никакво противопоставяне. Като такива не е възможно да се каже от какво са направени свръхпроводниците, а по-скоро различните материали, използвани за направата им. И така, има свръхпроводници:
направени от чисти химически елементи, като живак, водя това е въглерод;
органични, като фулерени, въглеродни нанотръби, графен;
керамични;
направени от различни метални сплави, като ниобий-титан, германий-ниобий.
Вижте също: Електрически вериги - как работят, елементи, електрически връзки и т.н.
Технологични приложения на свръхпроводниците
Свръхпроводниците могат да бъдат полезни във всеки тип електрическа верига, за да я направят повече ефективни, макар че нямаме проводник със стайна температура, в момента основните приложения това са:
влакове на маглев - Този тип влак използва ефекта на Майснер, присъстващ в свръхпроводниците, за да плава, така че развива висока скорост и става по-ефективен от конвенционалния влак.
Устройства за ядрено-магнитен резонанс - Вътре в тези устройства има намотки, изработени от метални сплави, които при охлаждане стават свръхпроводящи и могат да произвеждат магнитни полета с висока интензивност.
Производство на електроенергия - В хидроелектрическите, термоелектрическите, ядрените или дори вятърните електроцентрали има нужда от преобразуване на механична енергия следователно в електрическата се използва генератор, чиито намотки са направени от свръхпроводящи метални сплави, когато са правилни настинки.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
Искате ли да се позовавате на този текст в училище или академична работа? Виж:
ХЕЛЕРБРОК, Рафаел. "Свръхпроводници"; Бразилско училище. Наличен в: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. Достъп на 27 юни 2021 г.
