Superledere er materialer, der kan føre til elektricitetuden at tilbyde nogen form for modstand, så snart de når en temperatur meget lav, kendt som den kritiske temperatur. Lav også linjerne af magnetfelt ikke i stand til at trænge igennem det, så superledere kan bruges til at fremme magnetisk levitation.
Se også: Ledere og isolatorer - forstå forskellene og karakteristika for hver enkelt
Sådan fungerer superledere
Fænomenet superledningsevne kan kun forklares med kvantefysik. Dette fænomen er kendetegnet ved Meissner-effekt, hvilket gør, at magnetfeltlinjerne ikke er i stand til at trænge igennem materialerne superledere, hvis disse materialer afkøles til temperaturer lavere end deres kritiske temperaturer.
Du første superledere der opstod, skulle køles ned ekstremt lave temperaturer. Forskning i nye materialer har imidlertid gjort det muligt for dem at blive udviklet og i stand til at udvise superledningsevne ved højere temperaturer. For nylig, undersøgelser har vist, at nogle materialer kan blive superledende i
temperaturer meget tæt på omgivelsernefor at dette kan ske, skal de dog være underlagt trykmegethøj.
Hvad er forholdet mellem superledningsevne og temperatur? Selvom svaret ikke er så simpelt som spørgsmålet, lad os prøve at forstå det: metaller generelt er det godtledere elektricitet, såsom kobber, sølv og guld. En sådan evne er relateret til din mål for modstand, hvad er ekstremtlav.
Den lave resistivitet af metaller er til gengæld relateret til det store mængde af elektroner ledig, med fravær af urenheder (i denne sammenhæng er urenheder atomer for andre elementer inde i lederen) og med rækkefølge af krystalstruktur, det vil sige, hvordan atomer de er placeret i forhold til hinanden.
hvis opvarmet, metaller er ikke så gode til at lede elektrisk strøm.i kraft af øgegivervibrationer af deres atomer - svingningen af disse atomer forårsager flere kollisioner med elektronerne i elektrisk strøm, hvilket gør det svært at køre. Men hvis de er nedkølet, begynder metaller at lede endnu lettere end ved stuetemperatur, og hvis vi ekstrapolerer denne afkøling, når vi et punkt, hvor der ikke er nogen modstand mod passage af elektricitet.
Ræsonnementet relateret til afkøling af metaller og stigningen i ledningsevne blev undersøgt af den hollandske fysiker heikeKamerlinghonnes (1853-1926) ved afkøling af en prøve på mkviksølv ved en temperatur på -269 ° C. På det tidspunkt indså Onnes, at modstandaf mkviksølv pludseligblev tilnul når den nåede denne temperatur.
Cirka 20 år senere, tyske fysikere KarlMeissner og RobertOchsenfeld fandt ud af, at superledere forstyrrede passage af magnetfeltlinjer inden i dem.
I deres eksperimenter fandt de, at når en superleder udsættes for et eksternt magnetfelt, er der elektriske strømme dannet på ydersiden, hvilket får et magnetfelt til at dukke op på overfladen af superlederen, der modsætter sig magnetfeltet. ekstern. Det er gennem dette fænomen, der i øjeblikket kaldes Meissner-effekten, at det er muligt at få tog til at svæve, som det er tilfældet med maglev:
Typer af superledere og deres materialer
Superledere er en klasse af materialer, der udviser en tilstandsændring, der får dem til at overføre elektriske opladninger uden nogen modstand. Som sådan er det ikke muligt at sige, hvad superledere er lavet af, men snarere de forskellige materialer, der bruges til at fremstille dem. Så der er superledere:
lavet af rene kemiske grundstoffer, ligesom kviksølv, at føre Det er kulstof;
økologisk, såsom fullerener, carbon-nanorør, grafen;
keramisk;
lavet af forskellige metallegeringer, såsom niobium-titanium, germanium-niobium.
Se også: Elektriske kredsløb - hvordan de fungerer, elementer, elektriske forbindelser osv.
Teknologiske anvendelser af superledere
Superledere kan være nyttige i enhver form for elektrisk kredsløb for at gøre det mere effektiv, men mens vi ikke har en leder ved stuetemperatur, er det i øjeblikket de vigtigste anvendelser disse er:
maglev tog - Denne type tog bruger Meissner-effekten til stede i superledere til at flyde, så den udvikler høj hastighed og bliver mere effektiv end det konventionelle tog.
Kernemagnetiske resonansanordninger - Inde i disse enheder er der spoler lavet af metallegeringer, som, når de afkøles, bliver superledende og er i stand til at producere magnetiske felter med høj intensitet.
Elproduktion - I vandkraftværker, termoelektriske, nukleare eller endog vindkraftværker er der behov for at konvertere mekanisk energi i elektrisk anvendes derfor en generator, hvis spoler er lavet af superledende metallegeringer, når de er ordentligt forkølelse.
Af Rafael Hellerbrock
Fysiklærer
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm