Superconductores son materiales capaces de conducir a electricidad, sin ofrecer ningún tipo de resistencia, tan pronto como alcancen un temperatura muy baja, conocida como temperatura crítica. Además, haz las líneas de campo magnético no puede penetrarlo, por lo que se pueden usar superconductores para promover la levitación magnética.
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Cómo funcionan los superconductores
El fenómeno de la superconductividad solo puede explicarse por física cuántica. Este fenómeno se caracteriza por la Efecto Meissner, lo que hace que las líneas del campo magnético no puedan penetrar los materiales superconductores, si estos materiales se enfrían a temperaturas inferiores a sus temperaturas críticas.
Tú primeros superconductores que surgieron necesitaban ser refrigerados en temperaturas extremadamente bajas. Sin embargo, la investigación de nuevos materiales ha permitido que se desarrollen y puedan exhibir superconductividad a temperaturas más altas.
Recientemente, los estudios han demostrado que algunos materiales pueden volverse superconductores en temperaturas muy cercanas a la ambiente, sin embargo, para que esto ocurra, deben estar sujetos a presionesmuchoalto.
¿Cuál es la relación entre superconductividad y temperatura? Aunque la respuesta no es tan simple como la pregunta, intentemos entenderla: los metales en general son Bienconductores electricidad, como cobre, plata y oro. Tal habilidad está relacionada con su medida de resistividad, que es extremadamentebajo.
La baja resistividad de los metales, a su vez, está relacionada con la gran cantidad de electrones libre, con el ausencia de impurezas (en este contexto, las impurezas son átomos de otros elementos dentro del conductor) y con la orden de estructura cristalina, es decir, la forma en que átomos se colocan en relación entre sí.
Si calentados, los metales no son tan buenos para conducir la corriente eléctrica., en virtud de la incrementardavibración de sus átomos, la oscilación de estos átomos provoca más colisiones con los electrones en el corriente eléctrica, lo que dificulta la conducción. Sin embargo, si se refrigeran, los metales se conducen incluso más fácilmente que a temperatura ambiente y, si extrapolamos este enfriamiento, llegaremos a un punto donde no habrá resistencia al paso de electricidad.
El razonamiento relacionado con el enfriamiento de los metales y el aumento de la conductividad fue investigado por el físico holandés heikeKamerlinghonnes (1853-1926), enfriando una muestra de metromercurio a una temperatura de -269 ° C. En ese momento, Onnes se dio cuenta de que el resistividaddel metromercurio de repenteconvirtiónulo cuando alcanzó esa temperatura.
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Aproximadamente 20 años después, los físicos alemanes KarlMeissner y RobertOchsenfeld descubrió que los superconductores interrumpían el paso de las líneas del campo magnético dentro de ellos.
En sus experimentos, encontraron que cuando un superconductor se expone a un campo magnético externo, las corrientes eléctricas son formado en el exterior, provocando la aparición de un campo magnético en la superficie del superconductor que se opone al campo magnético. externo. Es a través de este fenómeno, actualmente llamado efecto Meissner, que es posible hacer que los trenes leviten, como es el caso del maglev:
Tipos de superconductores y sus materiales.
Los superconductores son una clase de materiales que exhiben un cambio de estado que hace que se transfieran cargos electricos sin ninguna oposición. Como tal, no es posible decir de qué están hechos los superconductores, sino los diferentes materiales utilizados para fabricarlos. Entonces, hay superconductores:
hecho de elementos químicos puros, como el mercurio, el Plomo es el carbón;
orgánico, como fullerenos, nanotubos de carbono, grafeno;
cerámico;
hecho de diferente aleaciones de metales, como niobio-titanio, germanio-niobio.
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Aplicaciones tecnológicas de superconductores
Los superconductores pueden ser útiles en cualquier tipo de circuito eléctrico, con el fin de hacerlo más eficiente, sin embargo, si bien no tenemos un conductor a temperatura ambiente, actualmente los usos principales son estos:
trenes maglev - Este tipo de tren utiliza el efecto Meissner presente en los superconductores para flotar, por lo que desarrolla alta velocidad y se vuelve más eficiente que el tren convencional.
Dispositivos de resonancia magnética nuclear - En el interior de estos dispositivos se encuentran bobinas de aleaciones metálicas que al enfriarse se vuelven superconductoras, pudiendo producir campos magnéticos de alta intensidad.
La producción de electricidad - En centrales hidroeléctricas, termoeléctricas, nucleares o incluso eólicas, existe la necesidad de convertir la energía mecánica en electricidad, por lo tanto, se utiliza un generador, cuyas bobinas están hechas de aleaciones metálicas superconductoras cuando se resfriados.
Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física
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HELERBROCK, Rafael. "Superconductores"; Escuela Brasil. Disponible: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. Consultado el 27 de junio de 2021.
