Superprovodnici su materijali koji mogu dovesti do struja, bez nuđenja bilo kakve vrste otpornost, čim dođu do a temperatura vrlo niska, poznata kao kritična temperatura. Također, napravite linije od magnetsko polje ne može prodrijeti u nju, pa se superprovodnici mogu koristiti za promicanje magnetske levitacije.
Pogledajte i: Vodiči i izolatori - razumiju razlike i karakteristike svakog od njih
Kako rade superprovodnici
Fenomen supravodljivosti može se objasniti samo pomoću kvantna fizika. Ovaj fenomen karakterizira Meissnerov efekt, što čini da magnetsko polje ne može prodrijeti kroz materijale superprovodnici, ako se ti materijali ohlade na temperature niže od njihovih kritične temperature.
Vas prvi supravodiči koji su se pojavili trebalo je hladiti u ekstremno niske temperature. Međutim, istraživanje novih materijala omogućilo im je da se razvijaju i mogu pokazivati supravodljivost na višim temperaturama. Nedavno, studije su pokazale da neki materijali mogu postati superprovodni u temperature vrlo blizu ambijenta
međutim, da bi se to dogodilo, oni moraju biti podložni pritiscimnogovisok.
Kakav je odnos između supravodljivosti i temperature? Iako odgovor nije tako jednostavan kao pitanje, pokušajmo ga razumjeti: metali općenito jesu Dobrodirigenti električne energije, poput bakra, srebra i zlata. Takva sposobnost povezana je s vašom mjera od otpornost, što je krajnjeniska.
Niska otpornost metala, pak, povezana je s velikom količina od elektroni besplatno, s odsutnost nečistoća (u ovom kontekstu, nečistoće su atomi drugih elemenata unutar vodiča) i sa redoslijed kristalne strukture, odnosno način na koji atoma pozicionirani su jedni prema drugima.
ako zagrijani, metali nisu tako dobri u provođenju električne struje., na osnovu povećatidajevibracija njihovih atoma - titranje tih atoma uzrokuje više sudara s elektronima u električna struja, što otežava vožnju. Međutim, ako se metal ohladi, počinju se ponašati još lakše nego na sobnoj temperaturi, i, ako ekstrapoliramo ovo hlađenje, doći ćemo do točke u kojoj neće biti otpora prolasku struja.
Obrazloženja u vezi s hlađenjem metala i povećanjem vodljivosti istraživao je nizozemski fizičar zdravoKamerlinghonnes (1853. - 1926.), hlađenjem uzorka mMerkur na temperaturi od -269 ° C. U to je vrijeme Onnes shvatio da otpornostod modjednom živapostaonull kad je dosegla tu temperaturu.
Otprilike 20 godina kasnije, njemački fizičari KarlMeissner i RobertOchsenfeld otkrio da su supravodiči ometali prolazak linija magnetskog polja unutar njih.
U svojim su eksperimentima otkrili da kada su supervodiči izloženi vanjskom magnetskom polju, električne struje su nastale izvana, uzrokujući da se magnetsko polje pojavi na površini supravodiča koji se suprotstavlja magnetskom polju. vanjski. Kroz ovu pojavu, koja se trenutno naziva Meissnerovim efektom, moguće je natjerati vlakove da levitiraju, kao što je slučaj s maglevom:
Vrste supravodiča i njihovi materijali
Superprovodnici su klasa materijala koji pokazuju promjenu stanja zbog koje se prenose električni naboji bez ikakvog protivljenja. Kao takvo, nije moguće reći od čega su izrađeni supravodiči, već različiti materijali koji se koriste za njihovu izradu. Dakle, postoje supravodiči:
izrađene od čistih kemijskih elemenata, poput žive voditi to je ugljik;
organski, poput fulerena, ugljikovih nanocijevi, grafena;
keramičke;
izrađene od različitih metalne legure, kao što su niobij-titan, germanij-niobij.
Pogledajte i: Električni krugovi - kako rade, elementi, električni priključci itd.
Tehnološka primjena supravodiča
Superprovodnici mogu biti korisni u bilo kojoj vrsti električnog kruga kako bi ga učinili većim učinkovit, međutim, iako nemamo vodič na sobnoj temperaturi, trenutno su glavne namjene ovi su:
maglevski vlakovi - Ova vrsta vlaka koristi Meissnerov efekt prisutan u supravodičima za plutanje, pa razvija veliku brzinu i postaje učinkovitiji od konvencionalnog vlaka.
Uređaji za nuklearnu magnetsku rezonanciju - Unutar ovih uređaja nalaze se zavojnice izrađene od metalnih legura koje kada se ohlade postaju supravodljive, sposobne za stvaranje magnetskih polja visokog intenziteta.
Proizvodnja električne energije - U hidroelektranama, termoelektričnim, nuklearnim ili čak vjetroelektranama postoji potreba za pretvaranjem mehaničke energije u električnoj se struji, dakle, koristi generator čiji su zavojnice izrađeni od supravodljivih metalnih legura kada su pravilno prehlade.
Napisao Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm