Ülijuhid on materjalid, mis on võimelised viima elekter, pakkumata igasuguseid vastupanu, niipea kui nad jõuavad a temperatuur väga madal, tuntud kui kriitiline temperatuur. Tehke ka read magnetväli ei suuda sellest läbi tungida, nii et ülijuhte saab kasutada magnetilise levitatsiooni soodustamiseks.
Vaadake ka: Dirigendid ja isolaatorid - mõistavad igaühe erinevusi ja omadusi
Kuidas ülijuhid töötavad
Ülijuhtivuse nähtust saab seletada ainult sellega kvantfüüsika. Seda nähtust iseloomustab Meissneri efekt, mille tõttu magnetvälja jooned ei suuda materjalidest läbi tungida ülijuhid, kui need materjalid jahutatakse nende temperatuurist madalamale kriitilised temperatuurid.
Sina esimesed ülijuhid tekkinud ilmnemist oli vaja külmkapis hoida äärmiselt madal temperatuur. Uute materjalide uurimine on siiski võimaldanud neid arendada ja kõrgemal temperatuuril ülijuhtivust näidata. Hiljuti, uuringud on näidanud, et mõned materjalid võivad aastal muutuda ülijuhtivaks temperatuurid väga lähedased ümbritsevale, aga selle tekkimiseks tuleb neile alluda survedpaljupikk.
Milline on ülijuhtivuse ja temperatuuri suhe? Kuigi vastus pole nii lihtne kui küsimus, proovime sellest aru saada: metallid üldiselt on Headirigendid elektrienergia, näiteks vask, hõbe ja kuld. Selline võime on seotud teie omadega mõõt takistus, mis on äärmiseltmadal.
Metallide madal takistus on omakorda seotud suurega kogus elektronid tasuta, koos lisandite puudumine (selles kontekstis on lisandid juhi teiste elementide aatomid) ja koos kristallstruktuuri järjekord, see tähendab, kuidas aatomid nad paiknevad üksteise suhtes.
kui kuumutatud, ei ole metallid elektrivoolu juhtimiseks nii head., tänu suurendamaannabvibratsioon nende aatomitest - nende aatomite võnkumine põhjustab rohkem kokkupõrkeid elektronides elektrivool, mis raskendab juhtimist. Külmkapis toimides juhivad metallid aga veel kergemini kui toatemperatuuril ja kui seda jahutust ekstrapoleerida, jõuame punkti, kus ei toimu vastupanu selle läbimisele elekter.
Metallide jahutamise ja juhtivuse suurenemisega seotud põhjendusi uuris Hollandi füüsik heikeKamerlinghonnes (1853-1926), jahutades proovi melavhõbe temperatuuril -269 ° C. Sel ajal mõistis Onnes, et takistuskohta melavhõbe äkkisainull kui see jõudis selle temperatuurini.
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
Umbes 20 aastat hiljem saksa füüsikud KarlMeissner ja RobertOchsenfeld leidis, et ülijuhid katkestasid nende sees olevate magnetväljajoonte läbipääsu.
Oma katsetes leidsid nad, et kui ülijuht puutub kokku välise magnetväljaga, siis elektrivoolud on moodustunud väljastpoolt, põhjustades magnetvälja vastas oleva ülijuhi pinnale magnetvälja. väline. Selle nähtuse kaudu, mida praegu nimetatakse Meissneri efektiks, on võimalik panna rongid leviteerima, nagu see on Magleviga:
Ülijuhtide tüübid ja nende materjalid
Ülijuhid on materjalide klass, mille seisundi muutus põhjustab nende ülekandumist elektrilaengud ilma igasuguse vastuseisuta. Iseenesest pole võimalik öelda, millest ülijuhid koosnevad, vaid pigem nende valmistamiseks kasutatud erinevaid materjale. Seega on ülijuhte:
valmistatud puhastest keemilistest elementidestnagu elavhõbe, plii see on süsinik;
orgaanilinenagu fullereenid, süsiniknanotorud, grafeen;
keraamiline;
valmistatud erinevatest metallisulamidnagu nioobium-titaan, germaanium-nioobium.
Vaadake ka: Elektrilised ahelad - nende töö, elemendid, elektriühendused jne
Ülijuhtide tehnoloogilised rakendused
Ülijuhid võivad olla kasulikud igat tüüpi elektriskeemides, et neid rohkem muuta efektiivne, kuigi meil pole toatemperatuuril juhti, on see praegu peamine kasutusala need on:
maglev rongid - Seda tüüpi rong kasutab ujumiseks ülijuhtides esinevat Meissneri efekti, nii et see arendab kiiret kiirust ja muutub efektiivsemaks kui tavarong.
Tuumamagnetresonantsseadmed - Nende seadmete sees on metallisulamitest valmistatud rullid, mis jahtudes muutuvad ülijuhtivateks ja suudavad tekitada kõrge intensiivsusega magnetvälju.
Elektri tootmine - hüdroelektrijaamades, termoelektrijaamades, tuumaelektrijaamades või isegi tuuleelektrijaamades on vaja muuta mehaanilist energiat elektris kasutatakse seetõttu generaatorit, mille mähised on korralikult valmistatud ülijuhtivatest metallisulamitest nohu.
Autor Rafael Hellerbrock
Füüsikaõpetaja
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
HELERBROCK, Rafael. "Ülijuhid"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. Juurdepääs 27. juunil 2021.
