Superlaidininkai yra medžiagos, galinčios sukelti elektros, nepasiūlant jokios rūšies pasipriešinimas, kai tik jie pasiekia a temperatūra labai žema, vadinama kritine temperatūra. Taip pat padarykite linijas magnetinis laukas negalintys prasiskverbti į ją, todėl magnetiniai sklidimai skatinti gali būti naudojami superlaidininkai.
Taip pat žiūrėkite: Laidininkai ir izoliatoriai - supranta kiekvieno skirtumus ir savybes
Kaip veikia superlaidininkai
Superlaidumo reiškinį galima paaiškinti tik tuo Kvantinė fizika. Šiam reiškiniui būdingas Meissnerio efektas, dėl kurio magnetinio lauko linijos negali prasiskverbti į medžiagas superlaidininkų, jei šios medžiagos atvėsinamos iki žemesnės nei jų temperatūros kritinė temperatūra.
Tu pirmieji superlaidininkai atsiradusius reikėjo šaldyti ypač žema temperatūra. Tačiau naujų medžiagų tyrimai leido jas sukurti ir esant aukštai temperatūrai parodyti superlaidumą. Neseniai, tyrimai parodė, kad kai kurios medžiagos gali tapti superlaidžios temperatūra labai artima aplinkos temperatūraitačiau, kad tai įvyktų, jiems reikia paklusti spaudimasdaugūgio.
Koks yra superlaidumo ir temperatūros ryšys? Nors atsakymas nėra toks paprastas kaip klausimas, pabandykime jį suprasti: metalai apskritai yra Gerailaidininkai elektros, pavyzdžiui, vario, sidabro ir aukso. Toks sugebėjimas yra susijęs su tavo matas atsparumas, kas yra nepaprastaižemas.
Savo ruožtu mažas metalų atsparumas yra susijęs su dideliu kiekis elektronai Laisvas, su priemaišų nebuvimas (šiame kontekste priemaišos yra kitų laidininko elementų atomai) ir su kristalų struktūros tvarka, tai yra, būdas atomai jie yra išdėstyti vienas kito atžvilgiu.
jei šildomi, metalai ne taip gerai praleidžia elektros srovę., remiantis padidintiduodavibracija jų atomų - šių atomų svyravimas sukelia daugiau susidūrimų su elektronais elektros srovė, todėl sunku vairuoti. Tačiau, jei šaldomi, metalai pradeda veikti dar lengviau nei kambario temperatūroje, ir ekstrapoliavę šį aušinimą, pasieksime tašką, kuriame nebus pasipriešinimo elektros.
Priežastis, susijusią su metalų aušinimu ir laidumo padidėjimu, ištyrė olandų fizikas heikeKamerlinghonnes (1853-1926), aušinant mėginį mgyvsidabris esant -269 ° C temperatūrai. Tuo metu Onnes suprato, kad atsparumasapie mgyvsidabris staigataponiekinis kai pasiekė tą temperatūrą.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Maždaug po 20 metų vokiečių fizikai KarlasMeissner ir RobertasOchsenfeldas nustatė, kad superlaidininkai sutrikdė juose esančio magnetinio lauko linijų praėjimą.
Atlikdami eksperimentus, jie nustatė, kad kai superlaidininką veikia išorinis magnetinis laukas, elektros srovės yra susidarė išorėje, dėl to ant superlaidininko paviršiaus, kuris priešinasi magnetiniam laukui, atsiranda magnetinis laukas. išorinis. Dėl šio reiškinio, šiuo metu vadinamo Meissnerio efektu, galima priversti traukinius levituoti, kaip yra Maglevo atveju:
Superlaidininkų tipai ir jų medžiagos
Superlaidininkai yra medžiagų klasė, kurios būsena pasikeičia, dėl kurios jie pereina elektros krūviai be jokio prieštaravimo. Taigi negalima pasakyti, iš ko pagaminti superlaidininkai, bet greičiau apie skirtingas medžiagas, naudojamas jiems gaminti. Taigi yra superlaidininkų:
pagaminti iš grynų cheminių elementų, kaip gyvsidabris, vadovauti tai anglies;
ekologiškas, pavyzdžiui, fullerenai, anglies nanovamzdeliai, grafenas;
keramikos;
pagaminti iš skirtingų metalo lydiniai, pavyzdžiui, niobio-titano, germanio-niobio.
Taip pat žiūrėkite: Elektros grandinės - kaip jos veikia, elementai, elektros jungtys ir kt.
Superlaidininkų technologiniai pritaikymai
Superlaidininkai gali būti naudingi bet kokio tipo elektros grandinėms, kad jie būtų dar geresni efektyvus, nors kambario temperatūroje neturime laidininko, tačiau šiuo metu tai yra pagrindinė paskirtis Šitie yra:
maglev traukiniai - Šio tipo traukiniuose plūduriuojant naudojamas superlaidininkuose esantis Meissnerio efektas, todėl jis vystosi dideliu greičiu ir tampa efektyvesnis nei įprastas traukinys.
Branduolinio magnetinio rezonanso įtaisai - Šių prietaisų viduje yra ritiniai, pagaminti iš metalinių lydinių, kurie, atvėsę, tampa superlaidūs, galintys sukelti didelio intensyvumo magnetinius laukus.
Elektros gamyba - Hidroelektrinėse, termoelektrinėse, atominėse ar net vėjo jėgainėse reikia konvertuoti mechaninę energiją todėl elektroje naudojamas generatorius, kurio ritės tinkamai pagamintos iš superlaidžių metalų lydinių peršalimas.
Autorius Rafaelis Hellerbrockas
Fizikos mokytoja
Ar norėtumėte paminėti šį tekstą mokykloje ar akademiniame darbe? Pažvelk:
HELERBROCKAS, Rafaelis. „Superlaidininkai“; Brazilijos mokykla. Yra: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-supercondutores.htm. Žiūrėta 2021 m. Birželio 27 d.
