מוליכי-על הם חומרים המסוגלים להוביל חַשְׁמַל, בלי להציע שום סוג של הִתנַגְדוּתברגע שהם מגיעים ל- טֶמפֶּרָטוּרָה נמוך מאוד, המכונה הטמפרטורה הקריטית. כמו כן, בצע את השורות של שדה מגנטי לא מסוגלים לחדור אליו, ולכן ניתן להשתמש במוליכים-על לקידום ריחוף מגנטי.
ראה גם: מוליכים ומבודדים - מבינים את ההבדלים והמאפיינים של כל אחד מהם
כיצד עובדים מוליכים
ניתן להסביר את תופעת מוליכות העל רק באמצעות פיזיקה קוונטית. תופעה זו מאופיינת על ידי אפקט מייזנר, מה שגורם לקווי השדה המגנטי לא להיות מסוגלים לחדור לחומרים מוליכי-על, אם חומרים אלה מקוררים לטמפרטורות נמוכות מזו טמפרטורות קריטיות.
אתה מוליכי-על ראשונים שצריך היה לקרר אותם טמפרטורות נמוכות במיוחד. עם זאת, מחקר על חומרים חדשים אפשר להם לפתח ולהצליח להציג מוליכות-על בטמפרטורות גבוהות יותר. לאחרונה, מחקרים הראו שחומרים מסוימים יכולים להפוך למוליכים-על ב טמפרטורות קרובות מאוד לסביבהעם זאת, כדי שזה יקרה, עליהם להיות כפופים לחציםהַרבֵּהגובה.
מה הקשר בין מוליכות-על לטמפרטורה? התשובה אמנם לא פשוטה כמו השאלה, אבל בואו ננסה להבין אותה: מתכות בכלל טוֹבמנצחים חשמל, כגון נחושת, כסף וזהב. יכולת כזו קשורה שלך מידה של הִתנַגְדוּת סְגוּלִית, מה זה מְאוֹדנָמוּך.
ההתנגדות הנמוכה של מתכות, בתורם, קשורה לגדולות כמות של אלקטרונים חינם, עם ה היעדר זיהומים (בהקשר זה, זיהומים הם אטומים של אלמנטים אחרים בתוך המוליך) ועם סדר מבנה הגבישכלומר הדרך שבה אטומים הם ממוקמים ביחס זה לזה.
אם מחומם, מתכות לא כל כך טובות בהובלת זרם חשמלי., מכוח ה להגבירנותןרֶטֶט של האטומים שלהם - התנודה של אטומים אלה גורמת להתנגשויות נוספות עם האלקטרונים בתוך זרם חשמלי, מה שמקשה על הנהיגה. עם זאת, אם בקירור, מתכות מתנהלות ביתר קלות מאשר בטמפרטורת החדר, וכן אם נקדיש את הקירור הזה נגיע לנקודה בה לא תהיה התנגדות למעבר של חַשְׁמַל.
הנימוק הקשור לקירור מתכות ועליית המוליכות נחקר על ידי הפיזיקאי ההולנדי הייקקאמרלינגonnes (1853-1926), על ידי קירור מדגם של Mכַּספִּית בטמפרטורה של -269 מעלות צלזיוס. באותה תקופה הבין Onnes כי הִתנַגְדוּת סְגוּלִיתשֶׁל Mכספית פתאוםהפכתיריק כשהגיע לטמפרטורה זו.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
כ -20 שנה מאוחר יותר, פיזיקאים גרמנים קארלמייזנר ו רוברטאוכסנפלד מצא כי מוליכי-על קטעו את מעבר קווי השדה המגנטי בתוכם.
בניסויים שלהם הם גילו שכאשר מוליך-על נחשף לשדה מגנטי חיצוני, ישנם זרמים חשמליים נוצר מבחוץ וגורם להופעת שדה מגנטי על פני מוליך העל המתנגד לשדה המגנטי. חיצוני. באמצעות תופעה זו, המכונה כיום אפקט מייזנר, ניתן לגרום לרכבות לרחף, כפי שקורה במגלב:
סוגי מוליכים-על וחומריהם
מוליכי-על הם סוג של חומרים המציגים שינוי מצב הגורם להעברתם מטענים חשמליים ללא שום התנגדות. ככזה, לא ניתן לומר ממה עשויים מוליכי-על, אלא החומרים השונים המשמשים לייצורם. אז יש מוליכים על:
עשוי מיסודות כימיים טהורים, כמו כספית, עוֹפֶרֶת זה ה פַּחמָן;
אורגני, כגון פולרנים, צינורות פחמן, גרפן;
קֵרָמִי;
עשוי שונה סגסוגות מתכת, כמו ניוביום-טיטניום, גרמניום-ניוביום.
ראה גם: מעגלים חשמליים - אופן פעולתם, אלמנטים, חיבורים חשמליים וכו '.
יישומים טכנולוגיים של מוליכים
מוליכי-על יכולים להיות שימושיים בכל סוג של מעגל חשמלי, בכדי להפוך אותו ליותר יעיל, עם זאת, בעוד שאין לנו מוליך בטמפרטורת החדר, כיום השימושים העיקריים אלו הם:
רכבות מגלב - סוג זה של רכבת משתמש באפקט מייזנר הקיים במוליכים-על כדי לצוף, כך שהוא מפתח מהירות גבוהה והופך ליעיל יותר מהרכבת הקונבנציונאלית.
התקני תהודה מגנטית גרעינית - בתוך המכשירים הללו ישנם סלילים העשויים מסגסוגות מתכתיות אשר כאשר הם מקוררים הופכים למוליכים-על ומסוגלים לייצר שדות מגנטיים בעוצמה גבוהה.
ייצור חשמל - בתחנות כוח הידרואלקטריות, תרמואלקטריות, גרעיניות או אפילו רוח, יש צורך להמיר אנרגיה מכנית בחשמל, אם כן, משתמשים בגנרטור, שסליליו עשויים מסגסוגות מתכת מוליכות-על כאשר הם תקינים הצטננות.
מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה
האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:
הלרברוק, רפאל. "מוליכים על"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.
